1,721,057 research outputs found
Fatigue Behavior of Black Widow Major Ampullate Spider Silk (Comportamiento en Fatiga de Fibras de Seda de Viuda Negra provenientes de la Glándula Mayor)
No full textSpiders can produce up to seven different kinds of silk according to the use the silk fiber will be
given. It has been found that the silk type with the highest mechanical properties is the dragline
silk from the Major Ampullate glands.
The mechanical properties spider silk offers and the fact that it is produced under a green
environment, make it much more attractive than most man-made materials. One of the
drawbacks that this material presents is the variability in its mechanical properties, it is because
of this that researchers have been trying to fully understand how silk fibers behave under
different mechanical and environmental conditions to in the future be able to produce this
material synthetically.
In this work, the fatigue behavior of the Major Ampullate silk of Black Widow spider was
studied. The results show that the fibers possess a high tensile strength and a high strain to
failure. Additionally Raman spectroscopy showed that the reinforcing units (-sheets) of the
fiber are aligned in the lengthwise direction. The silk fibers were fatigued tested up to 1 million
cycles and the fibers did not break. The fatigue results also show that after fatiguing the silk fiber
it strain hardens as the number of fatigue cycles increase. The Raman spectra of the post-fatigued
fibers showed that the -sheet peak moved towards a smaller Raman wavenumber indicating the
tensile stresses the fiber was subjected to
(Síntesis de un compuesto Al6061 – carbono y su análisis numérico – experimental
No full textComposites have been developed with great success by the use of carbon structure reinforcements
in metallic materials. Carbon structures reinforced metal matrices possess great potential to be the
next generation of advanced composites. Specific advantages include high temperature capability,
superior environmental stability, better transverse modulus, shear and fatigue properties. Although
many Metal Matrix Composites (MMCs) are attractive for use in different industrial applications,
Aluminium Matrix Composites (AMCs) are the most used in advanced applications because they
combine acceptable strength, low density, durability, machinability, availability, effectiveness and
cost.
The present study focuses on the fabrication of aluminium 6061 matrix composite by mechanical
milling using carbon particles and fullerenes soots as reinforcements. The aim was to investigate
the process feasibility and resulting materials properties such as hardness. The properties obtained
were compared with those of the aluminum 6061 without reinforcement. The effect of
reinforcement fraction on the properties was also investigated, as well as the milling time. The
characterization of the microstructure was done using scanning electron microscopy (SEM), Xray
diffraction (XRD) and Raman spectroscopy in order to establish relationships between the
structure and mechanical properties of the composites. Furthermore, numerical studies were
conducted to obtain the strength of composites.
In conclusion, carbon structures reinforced aluminum 6061 composites were successfully
produced. The composites showed good mechanical properties. The hardness of the composites
increases by over 12%.Los materiales compuestos han sido desarrollados con gran éxito gracias al uso de estructuras de
carbono como reforzantes en materiales metálicos. Las matrices metálicas reforzadas con
estructuras de carbono poseen un gran potencial para ser la siguiente generación de materiales
compuestos avanzados. Ventajas específicas incluyen la resistencia a altas temperaturas, mayor
estabilidad en el entorno, mejor módulo transversal, resistencia a esfuerzos cortantes y fatiga. A
pesar de que varios Compuestos de Matriz Metálica (CMM) son atractivos para su uso en
diferentes aplicaciones industriales, los Compuestos de Matriz de Aluminio (CMA) son los más
usados en aplicaciones avanzadas debido a que presentan una combinación de aceptable
resistencia, baja densidad, durabilidad, maquinabilidad, disponibilidad, efectividad y costo.
El presente estudio se enfoca en la fabricación de un compuesto de aluminio 6061 por medio de
molienda mecánica utilizando fibras de carbono y cenizas de fulereno como reforzantes. El
objetivo fue investigar la viabilidad del proceso y propiedades resultantes del material, tal como
la dureza. Las propiedades obtenidas fueron comparadas con aquellas del aluminio 6061 sin
reforzante. El efecto de la fracción de reforzante en las propiedades también fue investigado, así
como del tiempo de molienda. La caracterización de la microestrucura fue realizada utilizando
microscopía electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía Raman
para establecer la relación entre la estructura y las propiedades mecánicas de los compuestos.
Además, se llevaron a cabo simulaciones computacionales para obtener la resistencia de los
compuestos.
En conclusión, los compuestos de aluminio 6061 reforzados con estructuras de carbono fueron
producidos exitosamente. Los compuestos mostraron buenas propiedades mecánicas. La dureza
de los compuestos incrementó aproximadamente en un 12%
EFECTO EN LAS PROPIEDADES EN TENSIÓN DE UN MATERIAL COMPUESTO BASE CEMENTO REFORZADO CON FIBRAS DE PET RECICLADO
No full textDaños al planeta, utilización en exceso de recipientes de PET y normas
ambientales más estrictas han derivado en el reciclaje o reutilización de este
material.
Por otra parte, el uso de compuestos base cemento como materia prima ha sido
esencial para el crecimiento y desarrollo de los asentamientos humanos. Sin
embargo, la industria de la construcción es una de las principales causas de
contaminación en el planeta, ya que transforma el hábitat para beneficio de los seres
humanos.
Es por eso que en este trabajo se cortaron botellas de PET en tiras de
aproximadamente 3mm de ancho por varios centímetros de largo en su versión
continua y de 4 cm de largo en su forma discontinua, para reforzar probetas de
mortero y analizarlas a tensión directa, ensayo que hasta el momento no ha sido
estandarizado.
Las probetas de mortero reforzado con PET fueron ensayadas a tensión directa en
una máquina universal INSTRON; también se hicieron pruebas a compresión del
mortero sin refuerzo para determinar la cantidad de días adecuados de curado para
alcanzar una alta resistencia. El PET se analizó por medio de espectroscopía de
infrarrojo para determinar si existe degradación al interactuar con una matriz base
cemento.
Por otro lado, dándole otro tipo de utilización al PET, se hizo una simulación en
COMSOL meramente mecánica de una barra de 1 cm de diámetro, en la cual se
utilizó el PET como matriz y fibras de carbono de desecho como reforzantes.
Después se llevó a cabo una simulación de una viga de concreto reforzada con la
barra antes descrita, sometida a flexión.
Cabe mencionar que se analizaron las fibras de carbono de desecho para
determinar su resistencia a la tensión, así como propiedades estructurales, tal como
el porcentaje de cristalinidad
Efecto en las propiedades en tensión de un material compuesto base cemento reforzado con fibras de PET reciclado
Get PDFDaños al planeta, utilización en exceso de recipientes de PET y normas ambientales más estrictas han derivado en el reciclaje o reutilización de este material.
Por otra parte, el uso de compuestos base cemento como materia prima ha sido esencial para el crecimiento y desarrollo de los asentamientos humanos. Sin embargo, la industria de la construcción es una de las principales causas de contaminación en el planeta, ya que transforma el hábitat para beneficio de los seres humanos.
Es por eso que en este trabajo se cortaron botellas de PET en tiras de aproximadamente 3mm de ancho por varios centímetros de largo en su versión continua y de 4 cm de largo en su forma discontinua, para reforzar probetas de mortero y analizarlas a tensión directa, ensayo que hasta el momento no ha sido estandarizado.
Las probetas de mortero reforzado con PET fueron ensayadas a tensión directa en una máquina universal INSTRON; también se hicieron pruebas a compresión del mortero sin refuerzo para determinar la cantidad de días adecuados de curado para alcanzar una alta resistencia. El PET se analizó por medio de espectroscopía de infrarrojo para determinar si existe degradación al interactuar con una matriz base cemento.
Por otro lado, dándole otro tipo de utilización al PET, se hizo una simulación en COMSOL meramente mecánica de una barra de 1 cm de diámetro, en la cual se utilizó el PET como matriz y fibras de carbono de desecho como reforzantes. Después se llevó a cabo una simulación de una viga de concreto reforzada con la barra antes descrita, sometida a flexión.
Cabe mencionar que se analizaron las fibras de carbono de desecho para determinar su resistencia a la tensión, así como propiedades estructurales, tal como el porcentaje de cristalinidad
Análisis de la rugosidad progresiva en una capa de enlace NiCoCrAlYTa para aplicaciones en recubrimientos de barrera térmica
Get PDFLas superaleaciones base-níquel como NiCoCrAlYTa son ampliamente utilizadas en
aplicaciones de alta temperatura, como componentes de turbinas de gas en la industria
energética y aeroespacial, debido a su resistencia, alto módulo de elasticidad y resistencia a
la oxidación a altas temperaturas. Sin embargo, el procesamiento de estas aleaciones es
complejo y costoso, y las aleaciones se usan actualmente como una capa de enlace (bond
coat) en recubrimientos de barrera térmica (TBC).
Una de las formas más importantes de degradación de los TBC está asociada con la rugosidad
progresiva, también denominada Rumpling, a lo largo de la superficie de la capa de enlace
junto con la capa TGO, el Rumpling se ve favorecido durante el curso de la oxidación cíclica.
En este trabajo, la oxidación cíclica se realizó con un temple al aire, entre temperatura
ambiente y 1150 °C utilizando un horno tubular. Se realizaron 3 ciclos térmicos distintos con
distintas velocidades de calentamiento y tiempos de permanencia, a 1150 °C. además el
recubrimiento muestra otros mecanismos de degradación concomitantes como son
heterogeneidades de espesor en el TGO, acompañado crecimientos de óxidos no
homogéneos sobre la capa TGO esto es debido a los óxidos formados durante la preparación
de los recubrimientos, ya que estos promueven la formación de óxidos mixtos en la superficie
del recubrimiento, así como también desprendimientos de la capa de óxido
Sistemas multicomponentes Al-Co-Cr-Cu-Fe-Mo-NiTi producidos por aleado mecánico: microestructura y propiedades mecánicas.
Get PDFEn esta tesis se empleó la técnica de aleado mecánico para producir una serie de aleaciones
multicomponentes. Se partió desde un sistema binario, combinando en porcentaje equiatómico
Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Ni y Ti. Los tiempos de molienda fueron 0, 10, 20 y 30 h, utilizando un
molino de alta energía. Las muestras con tiempo de molienda de 10 h fueron seleccionadas para
someterlas a un proceso de sinterización convencional a 1200 C durante 3 h en vacío. De esta
manera se obtuvieron muestras consolidadas, todas conteniendo una base de Ni-Co-Al-Fe,
combinando Cr, Cu, Mo y Ti para dar lugar a la formación de 8 aleaciones multicomponentes:
NiCoAlFeCu, NiCoAlFeCuCr, NiCoAlFeCuCrTi, NiCoAlFeCr, NiCoAlFeTi, NiCoAlFeTiCr,
NiCoAlFeMo y NiCoAlFeMoCr. Los cambios estructurales y microestructurales debido al aleado
mecánico, así como los ocurridos en los productos sinterizados, fueron estudiados mediante
difracción de rayos X y microscopía electrónica. Los patrones de difracción de rayos X revelaron
la presencia de una mezcla de fases nanocristalinas con estructuras BCC y FCC en los productos
molidos. En los productos sinterizados, se observó la formación de fases diferentes para cada
sistema, que depende en gran medida de los elementos de aleación.La dureza de las muestras
consolidadas fue evaluada mediante la prueba de microdureza Vickers. Los valores promedio de
la microdureza indicaron que las aleaciones con mayor dureza son las que contienen Mo,
NiCoAlFeMoCr con 980 ± 83 HV seguida de NiCoAlFeMo con 915 ± 71 HV. Después del
proceso de sinterización, los elementos de aleación no se distribuyeron homogéneamente y
formaron diferentes regiones observadas en la microestructura representativa. Por microscopía
electrónica de barrido se observó la formación de al menos dos fases en cada aleación, así como
la presencia de finos precipitados, algunos en escala nanométrica. Ensayos de nanoindentación
fueron llevados a cabo para identificar los valores de las propiedades mecánicas locales de las
fases individuales formadas en las aleaciones multicomponentes de estudio, que dependen
fuertemente de la composición química, la cual fue determinada mediante microscopía electrónica
de transmisión. Se identificó una solución sólida BCC tipo Fe de alta dureza, que se encuentra
presente en todas las aleaciones sinterizadas, la cual contiene altas concentraciones de Ni, Al y
Co; sin embargo, se observó en algunas aleaciones la formación de soluciones sólidas del tipo
tetragonal que alcanzan mayores valores de dureza
Sistemas multicomponentes Al-Co-Cr-Cu-Fe-Mo-NiTi producidos por aleado mecánico: microestructura y propiedades mecánicas
No full textEn esta tesis se empleó la técnica de aleado mecánico para producir una serie de aleaciones
multicomponentes. Se partió desde un sistema binario, combinando en porcentaje equiatómico
Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Ni y Ti. Los tiempos de molienda fueron 0, 10, 20 y 30 h, utilizando un
molino de alta energía. Las muestras con tiempo de molienda de 10 h fueron seleccionadas para
someterlas a un proceso de sinterización convencional a 1200 C durante 3 h en vacío. De esta
manera se obtuvieron muestras consolidadas, todas conteniendo una base de Ni-Co-Al-Fe,
combinando Cr, Cu, Mo y Ti para dar lugar a la formación de 8 aleaciones multicomponentes:
NiCoAlFeCu, NiCoAlFeCuCr, NiCoAlFeCuCrTi, NiCoAlFeCr, NiCoAlFeTi, NiCoAlFeTiCr,
NiCoAlFeMo y NiCoAlFeMoCr. Los cambios estructurales y microestructurales debido al aleado
mecánico, así como los ocurridos en los productos sinterizados, fueron estudiados mediante
difracción de rayos X y microscopía electrónica. Los patrones de difracción de rayos X revelaron
la presencia de una mezcla de fases nanocristalinas con estructuras BCC y FCC en los productos
molidos. En los productos sinterizados, se observó la formación de fases diferentes para cada
sistema, que depende en gran medida de los elementos de aleación. La dureza de las muestras
consolidadas fue evaluada mediante la prueba de microdureza Vickers. Los valores promedio de
la microdureza indicaron que las aleaciones con mayor dureza son las que contienen Mo,
NiCoAlFeMoCr con 980 ± 83 HV seguida de NiCoAlFeMo con 915 ± 71 HV. Después del
proceso de sinterización, los elementos de aleación no se distribuyeron homogéneamente y
formaron diferentes regiones observadas en la microestructura representativa. Por microscopía
electrónica de barrido se observó la formación de al menos dos fases en cada aleación, así como
la presencia de finos precipitados, algunos en escala nanométrica. Ensayos de nanoindentación
fueron llevados a cabo para identificar los valores de las propiedades mecánicas locales de las
fases individuales formadas en las aleaciones multicomponentes de estudio, que dependen
fuertemente de la composición química, la cual fue determinada mediante microscopía electrónica
de transmisión. Se identificó una solución sólida BCC tipo Fe de alta dureza, que se encuentra
presente en todas las aleaciones sinterizadas, la cual contiene altas concentraciones de Ni, Al y
Co; sin embargo, se observó en algunas aleaciones la formación de soluciones sólidaThe mechanical alloying technique was employed to produce series of multi-component systems
alloys. It started from a binary system, combining in equiatomic percentage Al, Co, Cr, Cu, Fe,
Mo, Ni and Ti. Milling times were 0, 10, 20 and 30 h, and experiments were performed in a high
energy ball mill. Samples with milling time of 10 h were selected and subjected to a conventional
sintering process at 1200 C for 3 h in vacuum. A total of 8 consolidated multi-component systems
were obtained, all of them containing a base of 4 elements (Ni, Co, Al and Fe) and combining Cr,
Cu, Mo and Ti: NiCoAlFeCu, NiCoAlFeCuCr, NiCoAlFeCuCrTi, NiCoAlFeCr, NiCoAlFeTi,
NiCoAlFeTiCr, NiCoAlFeMo y NiCoAlFeMoCr. The structural and microstructural changes due
to mechanical alloying process, as well as those in the sintered products were studied by X-ray
diffraction and electron microscopy. X-ray diffraction patterns revealed the presence of a mixture
of nanocrystalline solid solutions with BCC and FCC structures in as-milled products. In the
sintered products, a different response in the formation of phases for each system is observed,
which strongly depends of the alloying elements. The hardness of the consolidated samples was
evaluated by Vickers microhardness testing. The average microhardness values indicate that
greater hardness alloys are those containing Mo, NiCoAlFeMoCr with 980 ± 83 HV followed by
NiCoAlFeMo with 915 ± 71 HV. After sintering, the alloying elements were not uniform
distributed and different regions were observed in the representative microstructure. Scanning
electron microscopy observations show the formation of at least two phases in each alloy, and the
presence of fine precipitates, some of them in nanoscale. Nanoindentation tests were conducted
to identify the values of the local mechanical properties of the individual phases formed in the
studied alloys, which strongly depend on the chemical composition, which was determined by
transmission electron microscopy. A high hardness BCC Fe-type solid solution, with high Ni, Al
and Co content, was identified in all sintered samples. Nonetheless, in some alloys the formation
of solid solutions with tetragonal structures is observed. The tetragonal solid solutions reach the
greatest hardness values
Análisis de la rugosidad progresiva en una capa de enlace NiCoCrAlYTa para aplicaciones en recubrimientos de barrera térmica
Get PDFLas superaleaciones base-níquel como NiCoCrAlYTa son ampliamente utilizadas en aplicaciones de alta temperatura, como componentes de turbinas de gas en la industria energética y aeroespacial, debido a su resistencia, alto módulo de elasticidad y resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Sin embargo, el procesamiento de estas aleaciones es complejo y costoso, y las aleaciones se usan actualmente como una capa de enlace (bond coat) en recubrimientos de barrera térmica (TBC).
Una de las formas más importantes de degradación de los TBC está asociada con la rugosidad progresiva, también denominada Rumpling, a lo largo de la superficie de la capa de enlace junto con la capa TGO, el Rumpling se ve favorecido durante el curso de la oxidación cíclica.
En este trabajo, la oxidación cíclica se realizó con un temple al aire, entre temperatura ambiente y 1150 °C utilizando un horno tubular. Se realizaron 3 ciclos térmicos distintos con distintas velocidades de calentamiento y tiempos de permanencia, a 1150 °C. además el recubrimiento muestra otros mecanismos de degradación concomitantes como son heterogeneidades de espesor en el TGO, acompañado crecimientos de óxidos no homogéneos sobre la capa TGO esto es debido a los óxidos formados durante la preparación de los recubrimientos, ya que estos promueven la formación de óxidos mixtos en la superficie del recubrimiento, así como también desprendimientos de la capa de óxido
Synthesis and characterization of chitosan composites reinforced with carbon nanostructures
Get PDFChitosan is a biopolymer synthesized by the deacetylation of chitin, a natural-occurring polymer found in the exoskeleton of crustaceans. It is known that mechanical properties of biopolymers can be improved by addition of small amount of a reinforcer and an appropriate synthesis technique that allows to homogenously distribute the reinforcer inside the biopolymer matrix.
This work proposes a synthesis based on a thermomechanical process to incorporate carbon nanostructures (CNS) into the chitosan. Chitosan-CNS composites has been synthetized by mechanical milling and conventional sintering. Thermal degradation of chitosan was studied using thermogravimetric analysis (TGA) carried out in an air atmosphere to found optimal sintering temperatures and prevent chitosan degradation. Raw material and prepared composites were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-Ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. The morphology and microstructure of the chitosan-CNS composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), bright field transmission electron microcopy (TEM) and optical microscopy (MO). Mechanical properties such as micro and nanohardness as well as elastic modulus were evaluated using Vickers microhardness and nanoindentation tests. It was demonstrated that the addition of 5 wt% of CNS and sintering at 180 °C for 3 h enhanced the mechanical properties including elastic modulus, micro and nanohardness, which is attributed to the improved cohesion among chitosan and CNS as well as the grain structure refinement due to the mechanical milling
Microstructural Characterization of Inconel 718 for Aeronautical Use
Get PDFThe Inconel 718 alloy is a nickel-based superalloy used to a large extent in the manufacture of
critical parts for aircraft turbine engines due to its high mechanical properties, as well as good
corrosion resistance. The main hardening phase in this alloy is the metastable γ"- Ni3Nb phase with
tetragonal body centered arrangement (DO22). After treatment at temperatures equal to or higher
than 750°C, the particle size of the γ" phase increases rapidly, then the precipitates begin to dissolve
in a stable orthorhombic phase (DOa) δ-Ni3Nb
- …
