GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES - Equipamiento científico y líneas de investigación
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2º Reunión Nacional de Grupos de Investigación
Madrid, 15 de noviembre de 2007
GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN
CIENCIA E INGENIERIA DE
MATERIALES
Equipamiento científico y líneas de investigación,
Página 1DEPARTAMENTO DE CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES
Componentes
Profesor Categoría Titulación
Alejandro Ureña Catedrático de Universidad Dr. CC. Química (Materiales)
Enrique Otero Catedrático de Universidad Dr. CC. Química (Materiales)
Jesús Rodríguez Profesor Titular de Universidad Dr. CC. Físicas (Materiales)
Joaquín Rams Profesor Titular de Universidad Dr. CC. Físicas (Materiales)
M. Victoria Utrilla Profesora Titular de Universidad Dr. CC. Química (Materiales)
M. Dolores Escalera Profesora Titular de Universidad Dr. CC. Química (Materiales)
Pedro A. Poza Profesor Titular de Universidad (Int.) Dr. CC. Físicas (Materiales)
M. Dolores López Profesora Titular de Universidad (Int.) Dr. CC. Química (Materiales)
Belén Torres Profesora Titular de Universidad (Int.) Dr. CC. Química (Materiales)
M. Teresa Gómez Profesora Titular de Universidad (Int.) Dra. CC. Físicas (Materiales)
Silvia González Profesora Ayudante Doctor Dra. CC. Químicas (Fundamental)
Alicia Salazar Profesora Ayudante Doctor Dra. CC. Físicas (Materiales)
Pilar Rodrigo Profesora Ayudante Doctor Dra. CC. Químicas (Materiales)
Mónica Campo Profesora Ayudante Doctor Dra. CC. Químicas (Fundamental)
Claudio Múnez Profesor Ayudante Escuela Dr. CC. Químicas (Materiales)
Miguel A. Garrido Profesora Ayudante LOU Dr. Ingeniero de Materiales
María Sánchez Profesora Ayudante LOU Ingeniero de Materiales
Francisco J. Méndez Profesor Asociado TP Dr. CC. Químicas (Materiales)
José G. Carrión Profesor Asociado TP Dr. CC. Químicas (Materiales)
José E. Román Profesor Asociado TP Ingeniero Industrial
Pedro Alonso Profesor Asociado TP Ingeniero Industrial
18 Personal Docente-Investigador Doctor
3 Personal Docente-Investigador No Doctor
10 Becarios Investigación
Página 2DEPARTAMENTO DE CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES
Equipamiento científico y disponibilidades técnicas
Departamento de Ciencia e
Ingeniería de Materiales
Laboratorios de Laboratorios de Laboratorios de
Investigación preparación y Ensayo de
tratamiento de Materiales
muestras
(LICAM)
Laboratorio Láser Laboratorio de
de Soldadura y Caracterización
Procesado Micro- Ensayos Ensayos
Nanomecánica y Mecánicos
Superficial Corrosión
Nanoestructural
Térmico Materiales de Fabricación
Construcción y END
Ensayos Químicos y
Químico Microestructurales
Página 3LABORATORIO INTEGRADO DE CARACTERIZACION DE
MATERIALES (LICAM)
Laboratorio perteneciente en la Red de Laboratorios de
Universidades y Organismos Públicos de Investigación de
la Comunidad de Madrid
Financiado con cargo al Programa de Infraestructura del Contrato-
Programa 2000-2004 para la regulación del marco de cooperación en
el Sistema Regional de Investigación Científica y Tecnológica (III Plan
Regional de Investigación Científica e Innovación Tecnológica).
Dirección General de Investigación. Consejería de Educación.
Comunidad de Madrid.
Laboratorio acreditado ENAC para ensayos de
materiales metálicos (n.380/LE807) desde 31/7/03
Página 4LICAM
Área de caracterización química y microestructural
– Microscopio Óptico para metalografía
cuantitativa, dotado con sistema digital de
análisis de imagen:
– Determinación tamaño de grano
– Evaluación de inclusiones
– Medida de espesores en recubrimientos
y capas cementadas
– Equipo de fluorescencia de rayos X con
patrones en aceros, aluminios,
superaleaciones, titanio, etc.
Servicios centrales URJC
– Microscopio Electrónico de Barrido Medio-
ambiental (ESEM)
– Microscopio Electrónico de Transmisión (200 kV)
– Difractómetro de rayos X
– Resonancia Magnético Nuclear (RMN) para
sólidos y líquidos
Página 5LICAM
Área de ensayos mecánicos
– Máquinas universales de ensayos de 100 kN y
de 200 kN equipadas con sistemas de
extensometría a temperatura ambiente, hasta
1000 ºC y COD.
– Máquina automática de 3.000 kN para
ensayos a compresión
– Máquina oleohidráulica de ensayos de fatiga y
fractura de +/- 250 kN
– Horno de alta temperatura para ensayos
mecánicos
– Cámara ambiental para ensayos mecánicos
– Péndulos para ensayos de impacto Charpy de
40 J y de 450 J
– Durómetro y microdurómetros automáticos
Vickers.
– Ensayos de impacto: barra Hopkinson
– Máquinas para diferentes tipos de ensayos
normalizados de desgaste en seco,
lubricantes y temperatura.
Página 6LICAM
Área de corrosión y degradación de materiales
– Cámara corrosión niebla salina.
– Cámara climática para ensayos de
envejecimiento/degradación de materiales.
– Cámara climática calor-radiación UV para
degradación de polímeros.
– Balanzas analíticas de precisión (0,0001 g)
– Hornos para tratamiento en atmósferas de
gases corrosivos (hasta 1150 ºC)
– Potenciostato/galvanostato para ensayos de
polarización
Área de soldadura y ENDs
– Equipos de soldadura TIG, MIG-MAG y
PLASMA con sistema automatizado de soldeo
– Máquina de soldadura por resistencia eléctrica
– Equipos de ENDs por corrientes inducidas y
por ultrasonidos
Página 7Laboratorios de preparación y tratamiento de muestras Microestructural – Cortadora de disco – Microcortadora de disco de diamante – Microcortadora de hilo de diamante – Pulidoras y desbastadoras automáticas – Pulidoras electrolíticas Térmico – Análisis térmico diferencial (TDA), calorimetría diferencial (DSC) y análisis termogravimétrico (TGA) (hasta 1600 ºC, capacidad de operación en atmósferas corrosivas). – Análisis termomecánico (TMA Q400) – Hornos para tratamiento térmicos en atmósferas controladas – Horno de inducción electromagnética para diseño de aleaciones. – Cámara de video termográfica – Prensa de platos calientes Página 8
Laboratorio Láser de Soldadura y Procesado Superficial
LÁSER - LAB
• Láser de Nd-YAG pulsado 500 W
• Láser de diodos de alta potencia 1400 W
• Sistema de proyección láser
• Robot antropomórfico ABB
Página 9Laboratorio de Caracterización Nanomecánica y Nanoestructural
NANO - LAB
• Nanoindentador “Nanoindenter XP” de MTS equipado con un
sistema de medida continua de rigidez (CSM)
• Microscopio de Fuerzas Atómicas (MultiMode AFM) equipado
con:
• Nanoindentador HYSITRON
• Módulo de alta temperatura (hasta 250 ºC)
• Celda de líquidos
Página 10LINEAS DE INVESTIGACIÓN
A. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA
9 ALSiC para encapsulado electrónico
B. MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS
9 Epoxi/nanofibras de carbono
C. RECUBRIMIENTO, MODIFICACIÓN Y COMPORTAMIENTO DE SUPERFICIES
9 Recubrimientos sol-gel
9 Tratamientos y recubrimientos láser
9 Comportamiento a corrosión/oxidación alta temperatura
9 Desgaste de materiales compuestos y recubrimientos
D. UNIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS
9 Soldeo arco (GTAW, GMAW, PAW)
9 Soldeo láser
9 Unión adhesiva
E. CARACTERIZACIÓN NANOMECÁNICA DE MATERIALES COMPUESTOS
9 Modelización del ensayo de nanoindentación
F. COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES COMPUESTOS Y
POLÍMEROS
9 Comportamiento a fractura de copolimeros de PP
9 Caracterización mediante AFM-nanoindentación de film de
polietileno Página 11LINEAS DE INVESTIGACIÓN
A. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA
FABRICACIÓN, PROCESADO Y COMPORTAMIENTO EN SERVICIO DE
MATERIALES COMPUESTOS DE AL-SIC CON ALTO CONTENIDO EN
REFUERZO PARA ENCAPSULADO ELECTRÓNICO
9 Fabricación de materiales Al-SiC de
bajo coeficiente de dilatación y alta
conductividad térmicas como substratos
y sistemas de encapsulado de
componentes electrónicos base Si.
9 Desarrollo de procesos de recubrimiento
con oro y oro-níquel
9 Puesta a punto de tecnologías de
soldadura
− Láser
− Plasma
9 Análisis de durabilidad en condiciones
de degradación
Página 12LINEAS DE INVESTIGACIÓN
A. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA
FABRICACIÓN DE AL-SIC Net-shape forming of composites using thermal
spraying technology
9 Infiltración de preformas
9 Proyección térmica
Página 13LINEAS DE INVESTIGACIÓN
A. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA
RECUBRIMIENTO DEL AL-SiC CON Ni y Ni-Au por ELECTROLESS
(TEN= 80 ºC; tEN = 20 min; Thickness = 6.18 ± 0.59)
Página 14LINEAS DE INVESTIGACIÓN
A. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA
SOLDEO LÁSER DEL AL-SIC
Laser power (W)
[Energy density (W/mm2) ]
Weld
250 425 600 775 950 1100
time
[344] [586] [828] [1069] [1310] [1507]
(s)
No signal
on No signal on
0.5 specimen specimen surface
surface
Ni melting
No signal zone
on
1 specimens Ni heat
surface affected
zone
Página 15LINEAS DE INVESTIGACIÓN
B. MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MATERIALES NANOCOMPUESTOS
Modificación superficial de nanofibras de carbono
- Estabilización de suspensiones
- Activación superficial (funcionalización)
Fabricación de materiales compuestos nanoreforzados
- Matrices epoxídicas
- Matrices de polipropileno
Suspensión de nanofibras en cloroformo
Nanofibras de carbono VG-CNF (estable) y acetona (inestable)
Página 16LINEAS DE INVESTIGACIÓN
B. MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MATERIALES NANOCOMPUESTOS
Funcionalización de nanofibras
Espectro FTIR
Picos en el entorno de 2900 y 2850
cm-1 (para las tres curvas) →
tensión del grupo OH de ácidos
carboxílicos
Picos en el entorno de 1200 a 830
cm-1 (para la curva roja) presencia
del grupo -COCl
Picos en el entorno de 2500 a 2300
cm-1 (para la curva azul) presencia
de grupos amida.
Solución de DDM en etanol
T = 60 ºC
t = 96 h Página 17LINEAS DE INVESTIGACIÓN
B. MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MATERIALES NANOCOMPUESTOS
Caracterización del nanocomposite: DMTA
3000
0%
0.5 % sin modificar
0.5 % oxidada
0.5 % funcionalizada
2000
E' (MPa)
500 nm
1000
0
Tα (10 ºC) Adición CNF
50 100 150 200 250
E´ Nanofibras
T (ºC) funcionalizadas
Página 18LINEAS DE INVESTIGACIÓN
B. MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MATERIALES NANOCOMPUESTOS
Caracterización del nanocomposite: DMTA
0.5 % NF NO TRATADA SONICADOR
3000
1.0 No tratadas
2500
Funcionalizadas
0.5
2000 0.25
E ´(MPa)
1500
0.5 % NF FUNCIONALIZADA SONICADOR
1000
500
0
0 50 100 150 200 250
T (ºC)
Página 19LINEAS DE INVESTIGACIÓN
B. MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MATERIALES NANOCOMPUESTOS
Caracterización del nanocomposite: DMTA
Resina pura
1% - CHCl3
0.5% - concentrada
Página 20LINEAS DE INVESTIGACIÓN
C. RECUBRIMIENTO, MODIFICACIÓN Y COMPORTAMIENTO DE
SUPERFICIES
MODIFICACIÓN SUPERFICIAL LÁSER DE MATERIALES COMPUESTOS
DE MATRIZ METÁLICA
9 Afino y homogeneización microestructural 180
As-received
Laser treated
160
9 Aumento de resistencia al desgaste 140
120
Microhardness
9 Aumento de resistencia a corrosión 100
80
60
40
20
0
A 361 A360/SiC/10p A360/SiC/20p
Página 21LINEAS DE INVESTIGACIÓN
C. RECUBRIMIENTO, MODIFICACIÓN Y COMPORTAMIENTO DE
SUPERFICIES
FABRICACIÓN DE RECUBRIMIENTOS Al-SiC MEDIANTE PROYECCIÓN
TÉRMICA
9 Recubrimiento sol-gel de partículas de SiC para incrementar mojabilidad
9 Mejorar prestaciones al desgaste sustratos aleaciones aluminio
9 Reducir susceptibilidad a corrosión
a)
Página 22LINEAS DE INVESTIGACIÓN
C. RECUBRIMIENTO, MODIFICACIÓN Y COMPORTAMIENTO DE
SUPERFICIES
RECUBRIMIENTOS SOL-GEL DE MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ
DE ALUMINIO
- Aumento de la resistencia a corrosión
- Aumento de la resistencia a desgaste
- Eliminación del uso de alternativas de protección
de alto riesgo medioambiental (ejemplo Cr6+)
700
600
Flat coating
500
400
Load (mN
Sphere
300
200
100
0
0 20 40 60 80 1 00 1 20 140
Penetration depth (nm)
Página 23LINEAS DE INVESTIGACIÓN
D. UNIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS
SOLDADURA GMAW, PAW y LÁSER
- Soldeo mediante GMAW-P (arco pulsado con
electrodo consumible y protección gaseosa)
MMC - Soldeo LW con láser de diodos de alta
AA6082 potencia
- Diseño y fabricación de electrodos de material
compuesto
Línea de fusión Zona de reacción
Página 24LINEAS DE INVESTIGACIÓN
D. UNIÓN DE MATERIALES AVANZADOS
UNIONES ADHESIVAS EPOXI/CFRP
9 INFLUENCIA DE DISTINTAS VARIABLES
- Naturaleza del adhesivo epoxi
Calzos de - Rugosidad y tratamiento superficial del sustrato
alineación
9 ENVEJECIMIENTO HIDROTÉRMICO
Sustrato - Efecto de la humedad, temperatura y niebla salina
- Efectos combinados: sinergia
Adhesivo
8
23ºC 30% HR
80ºC 30% HR
resistencia adhesiva (MPa) 6
23ºC 80% HR
80ºC 80% HR
4
2
0
2MI PAMS DDS
Página 25LINEAS DE INVESTIGACIÓN
F. CARACTERIZACIÓN NANOMECÁNICA DE MATERIALES
CARACTERIZACIÓN DE INTERCARA AL-SiC MODIFICADAS CON BARREAS
ACTIVAS VÍA SOL-GEL
9 Variación local del comportamiento mecánico en intercaras matriz/refuerzo
9 Análisis de mecanismos de fractura interfacial
9 Influencia de las condiciones de modificación superficial del refuerzo
8 200
7 180
160
6
140
Dureza (GPa)
Módulo elástico (GPa)
20 5
120
4
100
1 3 80
2 60
40
1
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
distancia a la partícula más próxima (µ m) distancia a la partícula más próxima (µm)
Página 26LINEAS DE INVESTIGACIÓN
G. COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE POLÍMEROS Y MATERIALES
COMPUESTOS
MODELIZACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL POLIPROPILENO Y
COPOLIMEROS DE POLIPROPILENO-ETILENO
9 Relación entre las características morfológicas y estructurales de
los PP y sus propiedades mecánicas
9 Influencia de los grados de síntesis y de los grados de reología
controlada
9 Estudio del comportamiento a fractura de los PP
− Ensayos de impacto
− Ensayos de tracción
− Curvas J-R
Página 27También puede leer
