En el presente trabajo de investigación se ha empleado la técnica de procesamiento por fricción batido (Friction Stir Processing: FSP) para generar superficies que combinen las buenas propiedades de biocompatibilidad del titanio y la hidroxiapatita. Se utilizó un sustrato de titanio CP grado 2, incorporándose en la zona de batido dos tipos de nanopartículas de hidroxiapatita a diferentes porcentajes en peso: hidroxiapatita pura e hidroxiapatita dopada con óxido de silicio. Se realizaron dos pases con la herramienta de procesamiento, los parámetros para el primer y segundo pase fueron: velocidad de rotación de 800 y 1100 rpm y velocidad de avance de 1200 y 1100 mm/min respectivamente. Los materiales empleados y los nanocompuestos resultantes fueron caracterizados mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de energía dispersiva. Los resultados muestran que es posible fabricar los nanocompuestos mediante FSP dado que presentan una plastificación y batido uniforme tanto del material sustrato como de las nanopartículas; las capas superficiales tienen una profundidad de entre 10 a 25 μm, sin embargo se aprecia una considerable rugosidad. Los ensayos electroquímicos bajo un entorno de fluido corporal simulado a 37°C muestran que entre los nanocompuestos fabricados por FSP mejoran sus propiedades de resistencia a la corrosión y biocompatibidad según la variación de porcentaje en peso de las nanopartículas, no obstante los nanocompuestos / Tesis

La soldadura por fricción batido es un proceso de soldadura en estado sólido ampliamente usado en la unión de una amplia gama de metales comúnmente difíciles de soldar por procesos convencionales, entre los que destaca el aluminio y sus aleaciones, por lo que se usa como una alternativa muy útil para obtener juntas sanas y con una resistencia superior al promedio por tales procesos convencionales. En los últimos años, han aparecido variaciones y mejoras del proceso de soldadura por fricción batido, entre los que destaca la soldadura por fricción batido bajo el agua o bajo alimentación continua de líquido refrigerante, procesos que mejoran aún más las características microestructurales y las propiedades mecánicas de las juntas de aluminio soldadas. En el presente trabajo se realizó la comparación, análisis de la microestructura y obtención de las propiedades mecánicas de juntas soldadas a tope de planchas de la aleación de aluminio AA5052-H32 de 3mm, mediante el proceso de fricción batido convencional y bajo alimentación continua de refrigerante. Se emplearon diversos parámetros de soldadura, como velocidad de rotación y avance, con el objetivo de obtener juntas sanas y sin defectos. Se evaluaron los cupones por inspección visual y examinación radiográfica y se seleccionaron los cupones con juntas sanas y sin defectos para realizar los ensayos. Se realizó microscopía óptica para comparar y analizar las regiones características de las zonas soldadas, así como ensayos de dureza y tracción a la sección de soldadura, para comparar y analizar ambos procesos realizados, así como con las propiedades del metal base. Se analizó también las superficies de fractura. Se obtuvieron juntas sanas y sin defectos a 1000 rpm y 100 mm/min empleando el proceso de soldadura por fricción batido convencional y a 1700 rpm y 80 mm/min en el proceso de soldadura bajo alimentación continua de líquido refrigerante. Se observó que el efecto de ésta última es reducir el crecimiento del tamaño de grano, lo cual resulta en una mejora de las propiedades mecánicas de la junta soldada comparada con el proceso de soldadura realizado por fricción batido convencional, obteniendo valores de resistencia a la tracción de 208.5 MPa en el caso de la soldadura por fricción batido convencional y de 217.3 MPa en la soldada bajo alimentación continua de líquido refrigerante, comparados con los 238.6 MPa en el metal base, lo que se refleja en una eficiencia del 87.4% y 91.1% respectivamente. Las probetas rompieron en el lado de retroceso (LR). Asimismo, se obtuvieron valores ligeramente mayores de dureza en la zona batida del cupón soldado bajo fricción batido con alimentación continua de líquido refrigerante y se confirmó que en la zona de menor dureza es en donde ocurre la fractura. Las superficies de fractura fueron examinadas y presentaron zonas características de fractura dúctil. / Tesis

En el presente trabajo de investigación Tratamiento Termoquímico de Nitruración con Gases se utilizaron los aceros SAE 4140, SAE 4340, SAE 1045, SAE O1, seleccionados para el estudio de acuerdo a una evaluación en cuanto a frecuencia de uso, costo, calidad, con la finalidad de investigar su comportamiento en un proceso de nitruración con parámetros definidos como temperatura de 560 °C, tiempo de 6 horas y en un horno de lecho Fluidizado. La motivación de este estudio esta basado en el aporte que el tratamiento termoquímico pueda dar a estos aceros seleccionados mejorando sus propiedades mecánicas como buena resistencia al desgaste, a la abrasión, estabilidad dimensional, entre otras propiedades que adquieren en este proceso. La evaluación se toma desde la marcha del proceso, teniendo como parámetros la composición del acero, temperatura, flujo de amoníaco(NH3), tiempo de tratamiento. Los resultados obtenidos muestran mayores durezas alcanzadas en los aceros que tienen mayores elementos aleantes formadores de nitruros Se ha tenido una idea más clara del proceso usando Diagramas de equilibrio Fe-N, Micro estructuras de una superficie nitrurada y Curvas de Microdureza, Tablas de coeficiente de difusión (aplicando la segunda ley de Fick).

En el presente trabajo de Tesis, estudiamos el comportamiento de los electrones cuando la red cristalina se encuentra deformado, para lo cual se obtuvieron aleaciones de cobre – aluminio ( Cu0,975Al0,025) y se han preparado Probetas con dimensiones adecuadas y luego se sometieron a tracción. Se midieron la resistividad eléctrica antes y después de la tracción, observándose un incremento de la resistividad eléctrica, que nos permite graficar la curva de resistividad eléctrica en función de la deformación plástica. Observándose el comportamiento polinomio de grado dos. La gráfica se discute usando la teoría de dislocaciones.

En la actualidad se asiste a grandes avances tecnológicos en lo que concierne al procesamiento de materiales cerámicos hecho que motiva a la vez el continuo progreso de la investigación científica en el mismo campo. En la presente tesis doctoral se estudia el sinterizado de materiales cerámicos refractarios basados en el sistema ternario ZrO<SUB>2</SUB>-CaO-Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> constituyendo dicho estudio un precedente dado que en la actualidad existe escasa información inherente a este sistema. El interés de abordar un estudio más detallado de este sistema reside en la alta estabilidad química y resistencia a la corrosión de sus componentes, propiedades de gran importancia en procesos que implican elevadas temperaturas. Los compositos se elaboraron a partir de mezclas de polvos comerciales de zirconia y un cemento de alta alúmina, ambas materias primas de alta pureza y de bajo costo.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Plantea un método fenomenológico-numérico para la simulación de propiedades magnéticas, estáticas y dinámicas de multicapas magnéticas. Este método se aplica al estudio de cuatro sistemas multicapas reales: la válvula de espín IrMn/Co/Ru(tRu)/NiFe para tres espesores de la capa de Ru (tRu = 3.6, 4.2, 20nm), la válvula de espín IrMn/NiFe/Ru(tRu)/Co para espesores en el rango 6°A< tRu < 22°A y dos familias de multicapas periódicas de Co/Au: [Co(t)/Au(20A° )]20 y [Co(t)/Au(30A° )]20 para diferentes espesores t de la capa de Co. Se utiliza una teoría fenomenológica que se basa en el uso de la energía libre de Helmholtz para describir el comportamiento de una multicapa magnética. Se implementa un método numérico basado en el gradiente conjugado el cual se aplica para minimizar la energía libre y encontrar las posiciones de equilibrio de las magnetizaciones. Gracias a estos resultados, con las posiciones de equilibrio, se simulan las propiedades estáticas de magnetización y de magnetoresistencia. Asimismo, para la simulación de las propiedades dinámicas se utiliza la relación de dispersión de la resonancia ferromagnética que resulta de resolver la ecuación de Landau-Lifshitz, el cual rige la dinámica de las magnetizaciones. / Tesis

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%.

El tema de este trabajo de título fue fabricar un material compuesto cerámico ferroso rico en TiB2 a partir de ferro aleaciones, mediante síntesis por combustión (CS) asistida por metalotermia, bajo una atmósfera de argón. Las materias primas utilizadas fueron ferro aleaciones de boro y titanio, y como material termítico aluminio en polvo y óxido de hierro (magnetita). Las ferro aleaciones y la magnetita se molieron hasta un tamaño de polvo de 63 µm, para luego ser compactadas a una presión de 550 [MPa], aproximadamente. Posteriormente, el compacto de polvos fue calentado y colocado sobre un disco de una aleación de Cu-25%pNi, con la intención de usarlo como material de aporte o infiltrante, ubicado, a su vez, sobre un sustrato de acero; todo lo anterior estaba dentro de un horno con atmósfera de argón, en el cual se produjo la reacción exotérmica. El material se caracterizó mediante microscopía óptica y electrónica de barrido, difracción de rayos X (DRX), ensayo de desgaste, medición de micro y macrodureza. Las micrografías ópticas mostraron una gran porosidad. También se observó una zona de alta densificación, se estableció que ésta se debió al escurrimiento de fases líquidas de las ferro aleaciones, y no a la infiltración del metal de aporte como se esperaba en un principio. Los perfiles de microdureza mostraron un rápido endurecimiento desde el centro hacia la superficie de la probeta, teniendo una microdureza promedio de 1111 ± 164 HV0,1. Las mediciones de macrodureza Rockwell entregaron valores promedio de 29 y 40 HRA en el centro y en la superficie de las probetas respectivamente. El ensayo de desgaste entregó tasas de pérdida de material en el rango 0,20-1,21 [mg/m]. Los análisis de DRX del material producido detectaron la presencia de TiB2, Al2O3 y Fe puro, así como óxidos de titanio y aleaciones de aluminio. Se concluyó que es factible utilizar metalotermia para asistir térmicamente la CS de las mezclas de polvos utilizadas para producir el material compuesto considerado. Sin embargo, se recomienda utilizar un material termítico que reaccione después de iniciada la CS de las ferro aleaciones, para intentar la infiltración deseada.

En el presente trabajo de Tesis, se estudia el comportamiento de los electrones cuando la red cristalina se encuentra deformado, para lo cual se obtuvieron aleaciones de cobre – aluminio ( Cu0,975Al0,025) y se han preparado Probetas con dimensiones adecuadas y luego se sometieron a tracción. Se midieron la resistividad eléctrica antes y después de la tracción, observándose un incremento de la resistividad eléctrica, que nos permite graficar la curva de resistividad eléctrica en función de la deformación plástica. Observándose el comportamiento polinomio de grado dos. La gráfica se discute usando la teoría de dislocaciones. / Tesis

Las aleaciones de magnesio son materiales prometedores para su empleo en aplicaciones biomédicas debido a su biodegradabilidad, biocompatibilidad y a sus excelentes propiedades mecánicas. Sin embargo, estos materiales presentan una baja resistencia a la corrosión en medio fisiológico, lo que limita su empleo para futuras aplicaciones. El objetivo de este trabajo de Tesis fue estudiar la síntesis electroquímica y química de recubrimientos biocompatibles que incrementen la resistencia a la corrosión de la aleación de magnesio AZ91D y que posean propiedades bactericidas. En primer lugar, se realizó la anodización a bajos potenciales de la aleación de magnesio AZ91D en una solución que contenía molibdato, ya que este ion es un efectivo inhibidor de la corrosión. Las películas obtenidas se caracterizaron mediante técnicas de análisis de superficie y electroquímicas. Las películas están compuestas principalmente por óxidos e hidróxidos de magnesio y óxidos de molibdeno. La resistencia a la corrosión del sustrato en solución de Ringer aumentó significativamente con este tratamiento debido a la presencia de especies de molibdeno en la película formada. Por otra parte, se estudió la electrosíntesis de películas de polipirrol (PPy) sobre la aleación de Mg AZ91D empleando una solución electrolítica que contenía salicilato de sodio (NaSa) y pirrol (Py). Se evaluó la influencia de distintas variables intervinientes en el proceso de polimerización (concentración de NaSa, concentración de Py, pH de la solución electrolítica, potencial y tiempo de electropolimerización), tanto sobre la morfología de las películas obtenidas como sobre su performance anticorrosiva en solución de Ringer. La estructura granular típica del polímero se observó cuando la película se obtuvo de manera potenciostática empleando bajas concentraciones de NaSa. Sin embargo, cuando se realizó la electropolimerización del Py a partir de una solución que contenía altas concentraciones de NaSa, se obtuvo una película de PPy con morfología microtubular. La película de PPy con morfología globular presentó un mejor comportamiento anticorrosivo que aquella con morfología microtubular debido a que su estructura es más compacta. Con el objetivo de incrementar la resistencia a la corrosión de esta aleación recubierta con PPy se sintetizaron bicapas. Se generó una película anodizada como capa interna y sobre ésta se electrosintetizó un recubrimiento de PPy de morfología microtubular. Asimismo, sobre la misma película interna se electrosintetizó otro recubrimiento de PPy pero de morfología globular. Posteriormente, las bicapas obtenidas fueron modificadas mediante la incorporación de especies de plata. Estos recubrimientos dobles modificados con especies de Ag presentaron actividad antibacteriana frente a la bacteria Gram negativa Escherichia Coli. Al evaluar la estabilidad de ambas bicapas modificadas con Ag en solución de Ringer, los resultaron indicaron que la bicapa con morfología microtubular es más estable para tiempos prolongados de inmersión. Por último, se generó una película de quitosano sobre la aleación AZ91D previamente anodizada a bajos potenciales en una solución que contenía molibdato. La bicapa disminuyó la velocidad de corrosión del sustrato en solución de Ringer. Además, este recubrimiento doble se modificó incorporando especies de Ag en condiciones alcalinas. La bicapa modificada presentó también actividad antibacteriana frente a la bacteria E. Coli. / Magnesium alloys are promising materials to be used in biomedical applications due to their biodegradability, biocompatibility and their excellent mechanical properties. However, these materials have a low resistance to corrosion in physiological environment, which limits their use for future applications. The aim of this thesis was to study the electrochemical and chemical synthesis of biocompatible coatings that increase both the corrosion resistance of the magnesium alloy AZ91D and have antibacterial properties. Firstly, the alloy was anodized at low potentials in a solution containing molybdate, since this ion is an effective inhibitor of corrosion. The obtained films were characterized by surface analysis and electrochemical techniques. The films were mainly composed of magnesium oxides and hydroxides, and molybdenum oxides. The corrosion resistance of the substrate in Ringer solution increased significantly after the treatment due to the presence of molybdenum species in the formed film. On the other hand, the electrosynthesis of polypyrrole (PPy) films on the AZ91D Mg alloy in an electrolytic solution containing sodium salicylate (NaSa) and pyrrole (Py) was studied. The influence of different intervening variables in the polymerization process (NaSa concentration, Py concentration, pH of the electrolytic solution, potential and time of electropolymerization) on both morphology and anticorrosive properties of the obtained films was evaluated. The typical granular structure of the polymer was observed when the film was obtained under potentiostatic conditions using low concentrations of NaSa. However, when the electropolymerization of Py was carried out in a solution containing high concentrations of NaSa, a PPy film with a microtubular morphology was obtained. The PPy film with globular morphology showed a better anticorrosive behavior due to its more compact structure. In order to improve the corrosion resistance of the AZ91D alloy coated with PPy, a bilayer was synthesized. The inner layer was formed by anodization on the substrate and on this layer, a PPy coating with a microtubular morphology was deposited. Additionally, a coating of PPy with a globular morphology was electrosynthesized on the internal film. Subsequently, the obtained bilayers were modified by the incorporation of silver species. The double coatings modified with Ag species showed antibacterial activity against the Gram negative bacteria Escherichia Coli. The stability of both bilayers modified with Ag in Ringer solution was evaluated and the results indicated that the bilayer with microtubular morphology is more stable for long immersion times. Finally, a chitosan film was generated on a previously anodized AZ91D in a solution containing molybdate. The bilayer decreased the corrosion rate of the substrate in Ringer solution. In addition, this double coating was modified incorporating Ag species in alkaline conditions. The modified bilayer also exhibited antibacterial activity against E. Coli bacteria.