ESTRUMAT 15min Actulizada 21008-
Transcript of ESTRUMAT 15min Actulizada 21008-
Caracterización, Corrosión y
Degradación de Materiales de Interés
Tecnológico
UCM
2 Doctores3 No Doctores
Materiales Estructurales Avanzados y
Nanomateriales
14 Doctores5 No Doctores
Tecnología de Polvos
Materiales Nanoestructuradosy Multifuncionales
URJC
18 Doctores3 No Doctores
7 Doctores2 No Doctor
8 Doctores10 No Doctores
CAMCAM
UPM UC3M
Ciencia e Ingeniería de
Materiales
Capacidades y líneas de investigación
¿QUÉ HACEMOS? ð VISIÓN INTEGRAL
q Procesado de materiales estructurales avanzados
q Tratamiento y modificación de superficies
q Caracterización:
Ømicroestructural
Ø nanoestructural
q Comportamiento mecánico en condiciones extremas de solicitación
q Simulación y modelización del comportamiento mecánico
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Capacidades y líneas de investigación
¿QUÉ MATERIALES?
Implantes recubiertos
Aleación TiC/Ti
Turbina de Ti
Deposición de
recubrimientos
Superconductor de alta Tc
Diseño y procesado de
materialesestructuralesavanzados
Síntesis de Nanopartículasmediante técnicas basadas en
aerosol (Spray pyrolysis)
Caracterización Morfológica, Estructural, Térmica y Funcional.
Atomizador Ultrasónico de 2.1MHz-Horno de alta temperatura 1400ºC
Diseño y procesado de materiales estructurales avanzados
Nuevos materiales de alto valor añadido
Nuevos materiales de composicionesespecíficas, imposibles de obtener porotras técnicas
atomizaciónen gas y en
agua
mecanosíntesismolienda de alta energía
Nuevas aleaciones base Cu libres de Pb para cojinetes de fricción
Bronce Desarrollado
Bronce Inicial + 10Pb
Diseño y procesado de materiales estructurales avanzados
Materiales compuestos intermetálicos (TiAl) para
aplicaciones a alta temperatura
TiAl
Al2O3
Al Ti2C
Diseño y procesado de materiales estructurales avanzados
Moldeo por inyección de polvos (MIM)
Piezas de bronce fabricadas por MIM: en verde, en marrón, y sinterizada.
Aplicación a metales y cerámicos
Procesos de sinterización de aceros, aleaciones de Al, Cu, Ti
Optimización de las condiciones de sinterización: Temperatura, tiempo y atmósfera.
Sinterización de aleaciones metálicas
Diseño y procesado de materiales estructurales avanzados
Fabricación de aleaciones metálicas en atmósfera
controlada
Partículas de Y2O3 empleadas en el refuerzo de matrices metálicas
Procesos de sinterización de aceros, aleaciones de Al, Cu, Ti
Optimización de las condiciones de sinterización: Temperatura, tiempo y atmósfera.
Sinterización de aleaciones metálicas
Compactación isostática en caliente (HIP)
Material inicial
Poro abierto
Poro cerrado
HIP
Eliminación de porosidad (100% de densidad teórica)
Consolidación y sinterización de piezas:
Diseño y procesado de materiales estructurales avanzados
Disminución del tamaño de grano
Aleación de Mg (AZ31)
Mejora de las propiedades mecánicas de materiales al ser sometidos a una deformación severa
ExtrusiónECAP
Temperatura (oC)
Tam
año
de g
rano
(µm
)
Extrusión a lo largo de un canal de sección uniforme (ECAP)
Diseño y fabricación de materiales nanocompuestos
Suspensión de nanofibras en cloroformo (estable) y acetona (inestable)
Diseño y procesado de materiales estructurales avanzados
Soldeo de materiales compuestos de matriz de
aluminio
Soldeo mediante GMAW-P (arco pulsado con electrodo consumible y protección gaseosa)
Soldeo LW con láser de diodos de alta potencia
Diseño y fabricación de electrodos de material compuesto
Tratamiento ymodificación
de superficies
Desarrollo y optimización de procesos de tratamiento
superficial
Mejora del comportamiento mecánico y/o químico de materiales estructurales
Deposición de
recubrimientos
Tratamiento superficialcon láser
Tratamiento y modificación de superficies
Recubrimiento con oro y oro-níquel para sistemas de
encapsulado de componentes electrónicos base Si
Fabricación de recubrimientos AlSiC
mediante proyección térmica
Recubrimiento sol-gel de partículas de SiC para incrementar mojabilidad
Tratamiento y modificación de superficies
Recubrimientos sol-gel de aleaciones de aluminio y
materiales compuestos de matriz de aluminio
Aumento de la resistencia a corrosión y a desgaste
Eliminación del uso de alternativas de protección de alto riesgo medioambiental (ejemplo Cr6+)
Recubrimientos porosos de acero inoxidable 316L para implantes biocompatibles
Implantes recubiertos
Diseño y procesado de materiales estructurales avanzados
Moldeo por inyección de polvos (MIM)
Piezas de bronce fabricadas por MIM: en verde, en marrón, y sinterizada.
Aplicación a metales y cerámicos
Comportamiento a corrosión (condiciones extremas)
- Ensayos gravimétricos
- Ensayos electroquímicos
Ensayos de corrosión a presión y temperatura
Tratamiento y modificación de superficies
Caracterizaciónnanoestructural y microestructural
Degradación de Barreras Térmicas por oxidación a
alta temperatura
Oxidación en aire y en atmósferas SO2-aire
Identificación de las fases formadas : XRD, SEM, TEM
500 nm
Ni-Al-Mo
CaZrO3
Caracterización nanoestructural y microestructural
Caracterización de intercaras
Variación local del comportamiento mecánico en intercaras matriz/refuerzo
Análisis de mecanismos de fractura interfacial
Medidas de microdureza
1
20
Intercara Al-SiCmodificada con barreras activas vía sol-gel
Resistencia al rayado de recubrimientos poliméricos
Estudios de deformación plástica en materiales poliméricos
11,20 ±1,64 µm
Policarbonato
6,75 ±0,09 µm
Recubrimiento acrílico
Caracterización mecánica de recubrimientos poliméricos
Caracterización nanoestructural y microestructural
Modelización de propiedades del PP y copolímeros de PP-PE
Análisis estructuramediante GPC
Relación entre las características morfológicas y estructurales y sus propiedades mecánicas
Influencia de los grados de síntesis y de los grados de reología controlada
Comportamientomecánico
en condicionesextremas de solicitación
Comportamiento mecánico(condiciones extremas)
Fatiga, corrosión, desgaste, multiaxial, atmósferas controladas, …
Velocidades: 10-5 - 105 s-1
Temperatura: -196 – 1800 ºC
Humedad Relativa: 0 – 100 %
Impacto In vitro
Comportamiento mecánico en condiciones extremas de solicitación
Aceros y hormigones para tanques de GNL
Caracterización mecánica a temperaturas criogénicas
Dilatometría y Conductividad térmica
Materiales cerámicos
Al2O3 , SiC, B4C, Zr2O3
Temperatura: 24 – 1800 ºCAlta velocidad de deformación: 103 s-1
Tiempo de ensayo: 25 µsCámaras ultrarrápidas: 106 f.p.s.
Comportamiento mecánico en condiciones extremas de solicitación
Cintas superconductorasbajo tensión mecánica
Superconductividad vs Carga mecánicaIntensidad de 140 ACargas estáticas y dinámicasTemperaturas de Nitrógeno líquido
Balística y blindajes
Blindajes de carros de combateCañón de calibre 7.62, hasta 1.000 m/s
Comportamiento mecánico en condiciones extremas de solicitación
Materiales Compuestos
Caracterización de uniones en atmósfera y humedad controladas
Simulación y modelización
Predicción de propiedades mecánicas
Obtención de ecuaciones constitutivas
Optimización de propiedades y procesos de
fabricación
ABAQUS, ANSYS, LS-DYNA, AUTODYN
Simulación ymodelización
Simulación y modelización
Materiales heterogéneos(automoción y herramientas)
Simulación de microestructurasheterogéneas reales
Optimización de la microestructura
ε = 5%
Análisis por elementos finitos
Axial force
50%30%
Fieltros para protección
Simulación del comportamiento deenfibrados no tejidos
Microestructura real
Simulación y modelización
Impacto álabe - carcasa(turbina de reactor)
Comportamiento estructural a altas
velocidades de deformación
Más de 160.000 elementos
Evaluación de la seguridad estructural
Colaboración con la Industria
Actividad científica 2006-2008q 1 patente
q 49 proyectos con financiación privada
q 53 proyectos con financiación pública nacionales
Ø Plan Nacional (26 proyectos)Ø PROFIT (3 proyectos + 1 denegado)Ø CENIT (1 proyecto)Ø Acción Complementaria con USA (solicitada)Ø Acción COST (1 proyecto)Ø CONSOLIDER (1 proyecto)Ø Solicitud de Red Nacional de Nanomecánica (2 de los 5 grupos pertenecen a EstruMat)
Actividad científica 2006-2008q 6 proyectos con financiación pública internacionales
Ø VI Programa Marco (2 proyectos)
Ø VII Programa Marco (4 proyectos solicitados)
Ø EDA (European Defence Agency) (1 proyecto)
Ø EFDA (European Fusion Development Agreement) (3 proyectos)
§ Procesado, comportamiento mecánico y técnicas de soldadura de nuevas aleaciones de W
Actividad científica 2006-2008q > 130 publicaciones en revistas con índice de impacto
q > 50 publicaciones en otra revistas
q > 100 ponencias a congresos internaciolanes
q > 80 ponencias a congresos nacionales
q 5 libros
q > 50 noticias en medios de comunicación
q > 18 informes técnicos para empresa
q > 60 seminarios organizados
q > 15 jornadas y cursos de especialización
q Página web de ESTRUMAT: www.estrumat.com
Muchas Gracias