Investigación
División: Ciencia y Tecnología de los Materiales
Grupo: Propiedades Mecánicas y Transformaciones de Fase.
En este grupo se desarrollan las siguientes líneas de investigación:
Transformación martensítica en aleaciones de base Cu y Ni-Ti
Las aleaciones con memoria de forma (SMA) reciben su nombre debido a que, luego de aplicarles una deformación aparentemente plástica, por medio de un calentamiento vuelven de manera reversible a su forma original. Por otro lado, dentro de un determinado rango de temperaturas, pueden ser deformadas más de un 10% mediante una tensión uniaxial, volviendo a recuperar su forma original al retirar la carga, efecto llamado superelasticidad o pseudoelasticidad. Las potenciales aplicaciones de los SMA son de alto valor tecnológico, pudiendo ser usados como actuadores, generando una fuerza o movimiento (mediante el efecto memoria de forma) o como materiales altamente elásticos en dispositivos amortiguadores pudiendo disipar energía (pseudoelasticidad). Para el estudio de estas propiedades desarrollamos aleaciones de base Cu y de base Ni-Ti que experimentan transformaciones martensíticas termoelásticas. Las aleaciones se procesan mediante procedimientos metalúrgicos convencionales y también mediante métodos no-convencionales basados en solidificación rápida tales como colada planar o colada entre rodillos. A través de estas últimas técnicas obtenemos cintas y chapas delgadas en un solo paso, que desarrollan nuevas microestructuras: policristales de grano fino con textura característica de solidificación direccional resultan tanto del proceso de colada planar como del de colada entre rodillos. La técnica de magnetrón sputtering es empleada para obtener láminas delgadas de aleaciones de base Ni-Ti. Las investigaciones se proponen explicar el efecto de la microestructura desarrollada en el proceso de producción, y en subsecuentes tratamientos térmicos, sobre las propiedades de memoria de forma del material y otros fenómenos asociados a transformación martensítica. Nuestro objetivo es desarrollar materiales aptos para su aplicación en la industria automotriz, aeroespacial y médica (actuadores y dispositivos para acoples). Los métodos utilizados son esencialmente experimentales (ensayos de tracción, ciclado térmico bajo carga, dilatometría, resistividad eléctrica, calorimetría, difracción de rayos-X incluyendo determinación de texturas, EBSD, microscopía óptica y electrónica de transmisión y barrido). Algunos resultados son descriptos mediante el modelado de la transformación martensítica en materiales policristalinos texturados.
Temas de investigación:
Publicaciones
Transformación martensítica en aleaciones de Fe-Mn
A manera de marco general, en esta linea de investigación se propone desarrollar aceros de alto contenido de manganeso con un común denominador: aquellos en los que la transformación de fase martensítica juega un rol determinante en sus propiedades mecánicas. La propuesta abarca investigaciones en aceros de base Fe-Mn con memoria de forma, abordando el análisis de dos sistemas: Por un lado, el grupo (a) Fe-Mn-Si, no termoelástico, donde se investigan composiciones de variantes inoxidables (Fe-Mn-Si-Cr-Ni), ajustando composición, defectos estructurales (básicamente control de distribución y densidad de fallas de apilamiento), y microestructura (tamaño de grano, precipitados). Se apunta a optimizar la reversibilidad de la transformación martensítica para inducir el efecto memoria y al desarrollo de dispositivos aptos para aplicaciones tecnológicas (esencialmente acoples). El segundo grupo de Fe-Mn que investigamos es el de reciente aparición (b) Fe-Mn-Al-Ni, grupo de sorprendentes características pseudoelásticas y promisorias aplicaciones. Para esta aleación se desarrollamos procesos de elaboración que resultan en granos fuertemente crecidos o bien monocristales, y tratamientos térmicos que permiten control de precipitados Ni-Al en la matriz. Estas condiciones son esenciales para maximizar la reversibilidad mecánica asociada a la transformación martensítica. Abordamos además un tercer sistema donde la transformación martensítica juega un rol fundamental: Los aceros TRIP austeníticos de alto contenido de manganeso (c) Fe-Mn-Al-Si. En este caso se propone investigar materiales que conjuguen alta resistencia y alta ductilidad, para lograr componentes estructurales en aplicaciones que requieran materiales resistentes, livianos y altamente deformables. Partiendo de aleaciones producida en el propio laboratorio, obtenermos información experimental detallada de propiedades estructurales, transformación de fase martensítica, mecanismos de maclado, plasticidad, y propiedades mecánicas donde evaluamos tensiones de trabajo, elongación y capacidad de absorción de energía en el material. La investigación es de carácter esencialmente experimental y se complementa con evaluaciones teóricas de diagramas de fases (ThermoCalc), y modelos fenomenológicos de transformación martensítica y de plasticidad cristalina.
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