El progreso de los materiales y sus nuevas aplicaciones llevan a la necesidad de diseño de los mismos con el fin de aprovechar al máximo sus propiedades. Los objetivos de esta memoria de tesis han sido el estudio de la obtención de materiales cerámicos laminados y su caracterización mecánica. la técnica seleccionada ha sido el colaje secuencial de suspensiones. las composiciones utilizadas han sido: alúmina (a), alúmina con el 15% de circona pura (amz) y alúmina con el 15% de circona estabilizada con y tria (atz). Con estas composiciones se han obtenido materiales con función gradiente en el sistema alúmina/y-tzp. Dichos materiales no presentan deslaminaciones y tienen densidad próxima a la teórica. Dichos materiales presentan estructuras dúplex con gran diferencia en los tamaños de grano entre capas. se han determinado las propiedades mecánicas por medio de los ensayos a tensión y a flexión. El análisis de las tensiones residuales se ha realizado por el método de identación vickers y por el análisis de elementos finitos. Los resultados indican que las tensiones generadas por la transformación t-m, condicionan las propiedades mecánicas del material, degradándolas en el caso del sistema a/amz y reforzando en el caso de amz/atz. el material atz/a presenta curva r con elevado d. estudio de la micro estructura y propiedades mecánicas de nuevos composites de matriz metálica basados en aleaciones hipereutecticas de aluminio-silicio.
TRANSFORMACIONES DE FASE Y TRATAMIENTOS TERMOMECANICOS.
El trabajo ha consistido en la caracterización micro estructural y en el estudio de las propiedades mecánicas de nuevos composites basados en las siguientes aleaciones hipereutecticas de aluminio-silicio: al-25cu, al-30cu y al-25cu-2%mg. las aleaciones se han producido mediante la combinación de un proceso de solidificación rápida (proceso osprey) y del conformado en estado semisólido (thixoforming). Se ha efectuado un exhaustivo análisis metalografico midiendo la fracción en volumen, el tamaño y la distribución de las partículas de silicio antes y después del conformado en estado semisólido. Estos parámetros microestructurales se han relacionado con el comportamiento mecánico de todas las aleaciones. Se han medido las siguientes propiedades mecánicas: la resistencia a la tracción a temperatura ambiente y a elevada temperatura (100, 200 y 300 grados c), la tenacidad a la fractura siguiendo la norma e3999 y el comportamiento a fatiga (ecuación de parís y umbral de fatiga) a relaciones de carga de r=0.1 y r=0.5. Todas las probetas y aleaciones ensayadas han sido sometidas a un riguroso análisis fractografico. Finalmente, se ha implementado a nivel industrial la tecnología de conformado en estado semisólido en una maquina de inyección convencional, obteniéndose piezas que han superado los controles de calidad impuestos.
Nuevas uniones bimetálicas. Relación microestructura-propiedades mecánicas. Modelización del comportamiento mecánico.
Se han obtenido uniones bimetálicas por difusión en estado solido entre nibio-acero de alta resistencia y niobio-spueraleaciones de base niquel, utilizando técnicas de compresión isostatica en caliente, compresión axisimetrica en caliente y compresión plana en caliente. Las microestructuras resultantes del proceso de difusión se han analizado por microscopia óptica, microscopia electrónica de barrido y microscopia electrónica de transmisión. La resistencia mecánica de las uniones se ha medido a temperatura ambiente y a elevadas temperaturas. se ha realizado el estudio fractografico y de dispersión de rayos x para determinar la relación entre la microestructura y los modos de fallo. por medio de ensayos experimentales y de simulaciones por el método de los elementos finitos, se ha probado que la ley de mezclas propuesta por arkulis, basada en un modelo de iso-tension, es un buen modelo para estimar la resistencia a la compresión de un conjunto bimetálico tipo sándwich en condiciones planas de deformación. Un tubo bimetálico comercial se ha utilizado para obtener datos experimentales del comportamiento mecánico a temperatura ambiente de materiales bimetálicos no simétricos sometido a tracción uniaxial. Estos resultados se han comparado con los obtenidos por el método de los elementos finitos, y ambos se han utilizado para discutir una ley de mezclas basada en un modelo de isodeformacion. También se ha considerado la influencia que tiene la diferencia entre las propiedades mecánicas de ambos componentes. Finalmente, los estudios fractograficos y el análisis de los resultados obtenidos en las simulaciones han permitido determinar el modo de fallo de estos materiales y su dependencia de la microestructura de la intercara.
