Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / El proceso denominado compactación isostática en caliente (o por su nombre en inglés, Hot Isostatic pressing, HIP) es un proceso de manufactura que ha tomado gran relevancia en las últimas décadas para la consolidación de polvos, dado que la aplicación simultánea de temperatura y presión ocasiona que los mecanismos de densificación (obtenidos tradicionalmente por sinterización) se vean optimizados; en efecto, la presión aplicada mejora los mecanismos de difusión y activa los mecanismos de densificación por deformación de las partículas, lo que permite obtener densidades de hasta 100% de su densidad teórica. Por otro lado, el molibdeno (Mo) es un metal de transición cuyas propiedades y características como aleante hacen de este un material de gran importancia en los mercados mundiales, en la producción de aceros de construcción, aceros inoxidables y superaleaciones. El Mo en su estado puro es usado en la industria en aplicaciones donde se requieren altos puntos de fusión, alta resistencia mecánica a altas temperaturas, alta conductividad térmica y/o alta resistencia a la corrosión. Sin embargo, el molibdeno es un material complejo de procesar, por lo que su aplicación a gran escala en la industria solo puede ser concebida cuando el proceso producción es eficiente. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo es plantear y desarrollar la base de aplicación del proceso de manufactura HIP en Mo, al desarrollar un modelamiento fenomenológico que permita obtener los mapas de compactación por HIP y contrastar, experimentalmente, los mapas y modelos empleados, al fabricar muestras a diferentes valores de presión, temperatura y tiempos de sostenimiento. Los resultados obtenidos permiten predecir la densidad relativa del Mo durante el HIP, en función de los parámetros de temperatura, presión y tiempo de sostenimiento, al igual que permiten determinar el mecanismo de densificación predominante.

Ingeniero Civil Mecánico / En el contexto de un estudio de creep en cobre reforzado con carburo de titanio nanométrico producido por pulvimetalurgia, es necesario conocer el valor del aporte del refinamiento de grano al esfuerzo de fluencia a temperatura ambiente. Durante tal estudio se han observado discrepancias entre lo predicho en la teoría y lo observado en el laboratorio para el aporte del tamaño de grano a una escala nanométrica. El endurecimiento por refinamiento de grano se modela a través de una ley de potencia, donde el aporte del tamaño de grano es igual a una constante por el tamaño de grano elevado a la menos un exponente. Tanto la constante como el exponente de la ley de potencia generan diferencias. Por esta razón, se busca estudiar el caso de cobre puro a temperatura ambiente, con tamaño de grano nanométrico, replicando el proceso de manufactura de pulvimetalurgia. El objetivo principal de este trabajo es encontrar la relación que existe entre el tamaño medio de grano y el límite de fluencia del cobre a temperatura ambiente. Para alcanzar el objetivo principal, se plantean los objetivos específicos de encontrar la constante y el exponente de la ley de potencia, junto con identificar el mecanismo de interacción dislocaciones-límite de grano y comparar los resultados obtenidos con la bibliografía. Para lograr los objetivos específicos, la metodología corresponde a realizar una extensiva revisión bibliográfica, manufacturar cinco probetas con distintos tamaños de grano nanométrico y evaluar el esfuerzo de fluencia de cada una de ellas. Se debe determinar el tiempo de molienda de los polvos de cobre para manufacturar las probetas, extruirlas en caliente y finalmente recocerlas para lograr distintos tamaños de grano, con densidad de dislocaciones constante. Las probetas se analizan con SEM para verificar el tamaño de grano y defectos de manufactura, DRX para evaluar el tamaño de cristalita y microdeformación, y con la máquina de ensayos de compresión para determinar el límite de fluencia. Los principales resultados corresponden a que el exponente es igual a 1, coincidiendo con el modelo de Pande y Masumura. La constante a temperatura ambiente es de 2,6Gb, la cual está influenciada por los defectos de manufactura del proceso de pulvimetalurgia, como poros y contaminación con la cápsula de extrusión. El mecanismo predominante es el de apilamiento de dislocaciones, el cual, dado el tamaño nanométrico de los granos, poseen una menor acción en el grano contiguo.

El cobre es frecuentemente utilizado por sus buenas propiedades conductoras tanto eléctricas como térmicas. Para aumentar su rango de aplicación, es de interés aumentar su resistencia mecánica a altas temperaturas, pero sin perder sus buenas propiedades conductoras. Lo anterior se puede lograr mediante la dispersión de finas partículas cerámicas en la matriz del cobre. Este trabajo tiene como objetivo la fabricación y estudio de la deformación en caliente de las aleaciones Cu-5%vol VC y Cu-2,5%vol Al2O3-2,5% VC. Se realizaron ensayos de creep y ensayos de creep escalón, con el objetivo de comparar los dos ensayos y validar el ensayo de creep escalón. También se estudió la textura de las moliendas y el efecto que tienen en ella los líquidos de molienda y los elementos aleantes. Las aleaciones se fabricaron mediante un proceso de pulvimetalurgia conocido como molienda reactiva. Se calculó la cantidad de polvos elementales necesarios para lograr la composición requerida en la molienda reactiva. La molienda se realizó llenando un molino atritor con bolas de acero inoxidable, se empleó tolueno como líquido de molienda para los polvos de Cu-V y hexano para los polvos de Cu-V-Al. Se realizaron moliendas de 10, 20, 30 h a polvos de Cu y de las aleaciones para compactar; luego se extruyó los polvos a 750◦ C. Los polvos molidos se caracterizaron mediante análisis químico, difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión y microdureza. A las aleaciones CuV y CuVAl extruidas, se le realizaron ensayos de resistencia al ablandamiento a temperaturas de 400, 500, 600, 700, 800 y 900◦C por 1 h. Los ensayos de compresión en caliente se efectuaron para dos velocidades de deformación, 6x10−5 s −1 y 2x10−4 s −1 , y temperaturas de 20, 400, 500 y 700 ◦C. También se realizaron ensayos de creep y de creep escalón a temperaturas de 400 y 500 ◦C, para cargas entre 40 y 100 MPa. El análisis químico mostró una composición teórica de Cu-4,3%vol VC y Cu-1,91%vol Al2O3-2,5% VC. Los difractogramas sólo muestran máximos de Cu. Los polvos molidos de la aleaciones de Cu-V-C presentan textura en el plano (220) y los polvos molidos de Cu-V-Al no presentan textura en ninguno de sus planos. Se detectó una influencia de los elementos aleantes y del líquido de molienda en la textura; en particular el aluminio interfiere eliminando la textura en las moliendas de Cu y de las aleaciones. A través de microscopía electrónica de transmisión se observaron partículas de VC, V02 y V2O5 para la muestra Cu-V-C, en tanto que para la muestra Cu-V-Al-C se encontraron partículas de VC y CuO; no encontrándose Al2O3 en la muestra. En los ensayos realizados al material ya extruido, se encontró que la aleación de CuVAl presenta una mayor resistencia al ablandamiento que la aleación de CuV, si bien ambas aleaciones sufren una caída en la dureza superados los 700◦C, alcanzando un mínimo de 170 HV a los 900◦C. La aleación CuVAl presento una mayor resistencia a la compresión que la aleación CuV, independiente de la temperatura y de la velocidad del ensayo.Los ensayos de creep muestran que, para una misma carga, la aleación CuVAl presenta velocidades de deformación menores que la aleación CuV independiente de la temperatura. Las aleaciones presentan exponentes de esfuerzo aparente entre 2 y 6. Estos relativamente bajos valores sugieren que no hubo un reforzamiento por dispersoides. Los exponentes de esfuerzo aparente, calculados para el ensayo de creep escalón son siempre superiores a los del ensayo de creep, alcanzando diferencias de hasta un 300%.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Muestra los procesos a los que son sometidos los polvos metalúrgicos generados durante la fusión y oxidación de lodos recuperados de ánodos gastados de celdas de refinación electrolítica del plomo para obtener antimonio crudo de 98% de pureza. Los lodos durante los procesos de fusión y oxidación generan; (a) metal que sirve como materia prima para obtener plata (98%), selenio (99.9%) y telurio (99.9%); (b) escorias con 25% de antimonio y porcentajes variados de plomo, bismuto y plata; (c) escorias con alto contenido de bismuto que son materia prima para obtener bismuto refinado (99.999%) y; (d) polvos que pueden contener 55% de antimonio, 5% de plomo, 5% de bismuto y 2500 g/TM de plata, los cuales son precisamente materia prima para obtener 40-60 TM/ mes de antimonio crudo con 98% de pureza y metal con 20% de bismuto, 60% de plomo y 17000 gramos/ TM de plata que es reprocesado. El costo de producción del antimonio crudo, no supera los 3500 dólares la TM, y su precio en el mercado bordea los 10000 dólares/ TM, lo cual implica un beneficio económico de 325 000 dólares para una producción estimada de 50 TM/mes de antimonio crudo. Se da un alcance del sistema integrado de gestión empleado, basado en las normas ISO 9001, que nos permite sostener la calidad del producto, el ISO 14001 que nos permite administrar los aspectos y el impacto ambiental que los procesos generan, y la norma OHSA 18001 para gestionar la seguridad y salud ocupacional del personal, conforme a las normas legales vigentes. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniero Civil Mecánico / En el marco de un estudio realizado sobre los componentes que influyen en la resistencia mecánica del Cobre, se detallan las variables que influyen en ésta, cuantificando su aporte. Sin embargo, los resultados medidos experimentalmente no concuerdan con lo propuesto en la teoría. Por este motivo, se hace necesario el estudio de las discordancias presentes. En particular, se propone estudiar la influencia directa de la densidad de dislocaciones de manera independiente, sobre la resistencia mecánica del cobre. La idea es observar cómo y cuánto varía el límite de fluencia ante la variación de la densidad de dislocaciones en el material, para así contrastarlo, con lo propuesto por Besterci. El método experimental propuesto para este estudio, consiste en la fabricación de probetas a partir de polvos de cobre obtenidos por molienda de alta energía y después sinterizados por extrusión en caliente. Luego, con el fin de aumentar la densidad de dislocaciones, se procede a deformarlas en frío. Una vez confeccionadas las probetas, se realizan ensayos de compresión y análisis por difracción de rayos X. Así, se puede conocer tanto el esfuerzo máximo a compresión, como la densidad de dislocaciones efectiva, y además se consigue una imagen real de la microestructura. Es importante validar cada resultado obtenido, con el fin de verificar si cada proceso fue desarrollado de manera adecuada, y bajo parámetros controlados. Teniendo todos estos datos medidos, se obtiene la relación que determina la influencia entre la variable estudiada y la resistencia a compresión del material. Según los resultados obtenidos, se puede concluir que el tiempo de molienda adecuado para la elaboración de las probetas debe ser mayor o igual a 10 horas. Debido a que, a partir de este tiempo, el tamaño de cristalita tiende a estabilizarse. De acuerdo a lo visto en los resultados, los valores obtenidos se pueden utilizar como primera aproximación, sin embargo, algunos son descartados ya que se escapan de la tendencia esperada. Aun así, se logra obtener una expresión que relaciona la densidad de dislocaciones con el esfuerzo de fluencia. σ_f=6*〖10〗^(-8) √ρ+186,72 La poca precisión de los valores obtenidos tiene relación con la influencia no cuantificada de variables que modifican el límite de fluencia, como es la variación del tamaño de grano y el efecto embarrilamiento producto del ensayo de compresión, por lo que se proponen algunas consideraciones como realizar un recocido del material luego de extruirlo, además de contar con más muestras para identificar una tendencia más notoria.