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

Contiene: Presentación y objetivo; La cerámica y sus orígenes; Proceso productivo; Análisis de mercado; Viabilidad técnica; Producción y comercialización; Análisis económico y financiero; Conclusiones

En este trabajo se estudió la factibilidad de obtener un material cerámico sinterizado a partir de una mezcla de polvos de diboruro de titanio con alúmina y polvos de titanio elemental (TiB2/Al2O3-Ti) y se caracterizó el material resultante. Los polvos de TiB2/Al2O3 fueron obtenidos por síntesis por combustión (SC) a partir de dos mezclas de polvos reactivos. La primera con aluminio (Al), óxido de titanio (TiO2) y óxido de boro (B2O3) y la segunda con Al, TiO2 y ácido bórico (H3BO3). Los polvos reactivos fueron mezclados durante 2 h, compactados en frío y posteriormente calentados en un horno con atmósfera de argón. El compuesto obtenido de la SC pasó por una etapa de molienda y se mezcló con titanio elemental. La mezcla se compactó a 554[MPa] y se calentó a 1100[°C] en diferentes atmósferas: argón, nitrógeno o aire. La caracterización de los materiales sinterizados comprendió: microscopía óptica y electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), ensayo de desgaste abrasivo y medición de microdureza. El material sinterizado resultante presentó baja porosidad, buena resistencia al desgaste y una microdureza máxima de 680 HV0,1. El material presentó dos regiones, una externa de color ocre y otra interna color negro. Se concluye que se logró obtener un material cerámico sinterizado a partir de una mezcla de polvos de TiB2/Al2O3-Ti, de buena resistencia al desgaste, alta microdureza y baja porosidad.

El Planeamiento Estratégico de la Industria Peruana de Cerámicos se elaboró con el propósito de proyectar a la industria al futuro para que alcance un crecimiento sostenido al año 2028. Fue elaborado en función al Modelo Secuencial del Proceso Estratégico, propuesto por D’Alessio (2015), que involucra analizar detalladamente la situación actual de la industria a nivel global, regional y local, y en base a ello, proponer una misión, visión, valores y código de ética. Asimismo, mediante un análisis de factores externos e internos de la industria se identificaron sus oportunidades, amenazas, fortalezas y debilidades, que permitieron establecer los intereses organizacionales y los objetivos de largo plazo, y a partir de ello plantear estrategias que permitan alcanzar la visión planteada. Se determinaron cinco objetivos de largo plazo que buscan: (a) incrementar las exportaciones, a través del desarrollo de nuevos mercados y la penetración en los mercados existentes; (b) incrementar las ventas en el mercado local, a través de acuerdos con distribuidores para incentivar el uso de los productos de la industria para la autoconstrucción; (c) mejorar el margen operativo, a través de la implementación de la cultura Total Productive Manufacturing (TPM) y el sistema de cogeneración; (d) producir productos innovadores que incluyan características funcionales; y, (e) obtener certificaciones medioambientales ISO 14001:2015 e 14045:2012 para asegurar el cuidado del medioambiente. Los objetivos propuestos permitirán alcanzar la visión planteada para la industria, que busca ingresar al Top 10 mundial de países exportadores de productos cerámicos, lo que le permitirá obtener un crecimiento rentable y sostenible. / The Strategic Planning of the Peruvian Ceramic Industry was elaborated with the purpose of projecting the industry to the future so that it reaches a sustained growth by the year 2028. It was elaborated according to the Sequential Model of the Strategic Process, proposed by D'Alessio (2015), which involves analyzing in detail the current situation of the industry at a global, regional and local level, and based on it, proposing a mission, vision, values and code of ethics. Likewise, by means of an analysis of external and internal factors of the industry, their opportunities, threats, strengths and weaknesses were identified, which allowed to establish the organizational interests and the long-term objectives, and from that to propose strategies that allow reaching the proposed vision. Five long-term objectives were identified that seek: (a) increase exports, through the development of new markets and penetration in existing markets; (b) increase sales in the local market, through agreements with distributors to encourage the use of industry products for self-construction; (c) improve the operating margin, through the implementation of the Total Productive Manufacturing (TPM) culture and the cogeneration system; (d) produce innovative products that include functional characteristics; and, (e) obtain environmental certifications ISO 14001: 2015 and 14045: 2012 to ensure the care of the environment. The proposed objectives will allow achieving the vision set for the industry, which seeks to enter the world Top 10 of countries exporting ceramic products, which will allow you to obtain a profitable and sustainable growth. / Tesis

En esta memoria se estudia la obtención de materiales policristalinos de alúmina y YAG (granate de itrio y aluminio) transparentes en el infrarrojo cercano y en el visible, empleando una ruta de procesamiento cerámico y evitando la introducción de segundas fases. La condición general que cualquier material no absorbente debe cumplir para evitar fenómenos de dispersión de luz y, por lo tanto, pérdidas de calidad óptica, es la homogeneidad espacial con respecto a sus propiedades dieléctricas. Por lo tanto, el tamaño de poro y, en el caso de materiales birrefringentes, el tamaño de grano, son los parámetros más importantes que es necesario controlar.En el caso de la alúmina, el empleo de métodos de sinterización convencionales produce un crecimiento de grano y una pérdida de transparencia. Para evitar este problema, se han seguido dos vías distintas: primero, se ha empleado un método de dopaje coloidal con alcóxidos de aluminio. Los resultados obtenidos muestran que este proceso modifica la superficie de los granos de alúmina mediante la nucleación y crecimiento de nanopartículas de [alfa]-alumina, consiguiendo un material final con una única fase. Se ha estudiado también cómo la modificación superficial de los granos de alúmina de la matriz cambia los mecanismos de difusión atómica durante la sinterización del material. Segundo, la sinterización de la alúmina pura y dopada mediante métodos no convencionales (SPS, Spark Plasma Sintering) ha permitido obtener muestras de alúmina transparentes, destacando que la alúmina dopada muestra mejores valores de transmitancia en línea. En el caso del YAG, se han empleado dos rutas de síntesis distingas: sol-gel y coprecipitación inversa, observándose que la segunda vía de síntesis, empleando cloruros como precursores, permite obtener un material de YAG puro a una temperatura de calcinación más baja y con un alto rendimiento. El material sintetizado se seca mediante un proceso de liofilización y se sinteriza mediante SPS obteniéndose un material de YAG con una elevada transmitancia. Finalmente, el YAG se ha dopado con un 1% atómico de Nd3+ empleando un método de procesamiento coloidal, proporcionando una funcionalización óptica adicional a dicho material: la emisión laser.

Síntesis y procesado de materiales inorgánicos por láser" tiene como objetivo la utilización de la radiación láser como activador fototérmico de reacciones químicas en estado sólido para producir la síntesis o modificación de materiales inorgánicos. De entre todos los materialesinorgánicos disponibles se han escogido dos grandes conjuntos: cerámica (capítulo II) y vidrio(capítulo III).En el capítulo II se presentan los resultados obtenidos sobre materiales cerámicos en los que la radiación láser actúa como activador de reacciones de síntesis de pigmentos cerámicos (II.2 yII.3), como modificador de la superficie de piezas cerámicas terminadas para fijar pigmentos cerámicos ya sintetizados (II.4) y como productora de material vítreo superficial que permita la reducción de la absorción de agua por parte de piezas cerámicas no esmaltadas (II.5). En el capítulo 3 se presentan los resultados de combinar la acción fototérmica del láser cuando incide sobre vidrios que contienen nanopartículas de plata producidas mediante la técnica de coloración por cementación. Esta técnica está basada en la interdifusión iónica entre especies del vidrio y externas. El resultado es la posibilidad de desarrollar la coloración por láser activando el crecimiento de las nanopartículas y viceversa, disolver las nanopartículas de plata previamente formadas produciendo una decoloración láser del vidrio. También se ensayan procedimientos para obtener la coloración (interdifusión iónica y crecimiento de las nanopartículas) en un sólo paso empleando radiación láser. / The aim of the PhD work "Synthesis and inorganic materials laser processing" is the use of laser radiation as phototermic activator of solid-state reactions in inorganic materials synthesis or modification. The inorganic materials represent a vast collection of materials. Two of them have been chosen to use in this investigation: ceramic (second chapter) and glass (third chapter). In the second chapter the laser radiation is used as synthesis activator of ceramic pigments, as integrator of common pigments into the surface of commercial ceramic tiles by thermal surface modification and as a generator of a glass coating in porous ceramic surface to improve its waterproofing capabilities. In the third chapter the ancient techniques for producing silver yellow stained glasses, based on the ion-exchange process, are complemented with the laser processing techniques to produce modifications in the silver nanoparticles population characteristics (mean diameter, size dispersion, etc.). The yellow colour development in colourless glass (doped with high amounts of silver ions) is achieved using the laser phototermic activation and even the ion doping and nanoparticles development in a phototermic one-step process.

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The study of the elastic, dielectric and piezoelectric non-linear behavior in PZT-based and KNN-based piezoelectric ceramics represent the main goal of this work. Both systems present a perovskite-like structure. Several experimental set-ups were designed, mounted and automated to be used in this study. First, the elastic non-linear response, in resonance, is measured. The purpose is to study the variation of the elastic coefficient of the material when it is submitted to high stress. A model is formulated based on the variation of the coefficients due to the increase in amplitude of the high stress applied. The correspondence between the model and the experimental observations is verified. The results show a good agreement in soft PZT case but not in hard PZT, confirming that is not possible to assume a non-linear -like dependence for hard PZT coefficients. Secondly, we take a view of the dielectric, piezoelectric and elastic response over the temperature. The purpose of the study is to evaluate the contribution of the extrinsic effect to piezoceramics response. Anomalous behavior of the macroscopic properties of the hard PZT around the Room Temperature is observed. A preliminary model is proposed to explain such behavior. The contribution of the extrinsic effect to the macroscopic properties in a KNN compound is evaluated and the results suggest that the anomaly observed around Room Temperature would be associated, in this case, with the presence of a structural transition between two ferroelectric phases. Temperature dependent non-linear dielectric response is also observed. The study was carried out by measuring the dielectric permittivity at low frequencies and at high applied electric fields in a temperature range from 20K till 400K. The results have been analyzed using the Rayleigh model. The change in the hard PZT dynamic walls is shown and explained through an intuitive model. The results obtained in the KNN system display a soft PZT like behavior at Room Temperature. Nevertheless, the anomaly observed in the dielectric proper ties around Room Temperature was associated to the above mentioned structural transition between two ferroelectric phases. Finally, temperature dependent mechanical non-linear response in soft PZT ceramics is studied. The variations of the coefficients with the stress and with the temperature are studied and the similarities between the linear and non-linear regime are assessed. It is observed that the change of the extrinsic contribution with the temperature is qualitatively similar that the variation observed by the application of the high mechanical stress, thus indicating that the effect is due to a common phenomenon.

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

Una forma de mejorar la resistencia al desgaste de la superficie del acero podría ser a través del recubrimiento de películas delgadas de SiC. El carburo de silicio (SiC), cerámico con excelente dureza, alta resistencia al calor, al desgaste y químicamente inerte a álcalis y ácidos, lo convierten en un material único para la ingeniería y en aplicaciones como recubrimiento. La presente investigación evaluó la deposición de películas delgadas de SiC mediante pulverización catódica (magnetron sputtering RF) y caracterizó estas películas sobre sustratos de acero de bajo carbono A36. Para caracterizar, se usaron técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (DRX); y el ensayo de nanoindentación. Un análisis lineal en porcentaje en peso de silicio mediante el SEM corroboró que se depositó el SiC. La DRX confirmó la naturaleza amorfa de los recubrimientos de SiC depositados a baja temperatura y a baja presión. Al no tener calentamiento externo el sustrato de acero, no se pudo incrementar la difusión en el crecimiento de la película delgada de SiC. Los tratamientos térmicos de recocido a temperaturas de 800 °C, 865 °C, 1000 °C y 1300 °C no lograron la formación y crecimiento de fases cristalinas de SiC. Los ensayos de nanoindentación de las muestras sin recocido (8,7 GPa) y recocida a 800 °C (13,9 GPa) de las películas de SiC resultaron con mejor dureza frente a las durezas obtenidas de sus sustratos de acero (4,0 GPa y 1,0 GPa). Asimismo, la reducción en la rigidez de la película de SiC recocida fue sólo un 2,7% ó 2,28 GPa, manteniendo su rigidez a altas temperaturas (recocido a 800°C por 90 minutos); sin embargo, su dureza se incrementó en un 59,7% originando un recubrimiento más frágil. Esta investigación debería propiciar otras investigaciones, al considerar que hay otras variantes de la deposición por pulverización catódica que permiten calentar el sustrato a diferentes temperaturas y/o variar la potencia utilizada para la deposición y/o realizar diferentes mezclas de los gases y/o variar las presiones parciales de los gases; etc. / Tesis