Resúmenes
01 – Comportamiento en servicio de aleaciones tipo beta para su uso como biomateriales.
C. García Cabezón1, Celia García Hernández1, María Luz Rodriguez Méndez2, Vicente Amigó Borras3, Fernando Martín-Pedrosa1
C. García Cabezón1, Celia García Hernández1, María Luz Rodriguez Méndez2, Vicente Amigó Borras3, Fernando Martín-Pedrosa1
Afiliaciones: 1 Universidad de Valladolid, Escuela de Ingeniería Industriales, BioEcouva | 2Universidad de Valladolid, Group UVASENS, Escuela de Ingenierías Industriales, Universidad de Valladolid | 3. Universidad Politécnica de Valencia, Instituto de Tecnología de Materials
El trabajo consiste en el estudio de nuevas aleaciones de titanio obtenidas por pulvimetalurgia para su uso como biomateriales. Estas aleaciones tienen como aleantes niobio y estaño en distintas proporciones para conseguir lo que se conoce como aleaciones beta de menor rigidez y de mayor biocompatibilidad. Este trabajo de fin de grado abarca la caracterización química, estructural y mecánica del material, así como su comportamiento en servicio. Se evaluará este último mediante ensayos de corrosión, desgaste y tribocorrosión en un medio de saliva artificial.
Palabras clave: Aleación de titanio, biocompatibilidad, corrosión, tribocorrosión, microestructura.
02 – Evaluación de la resistencia a la oxidación de aleaciones de titanio beta obtenidas por pulvimetalurgia.
Ángel Vicente Escudera, Mariana Correa Rossib, Francisco Segovia Lópeza, Elizaveta Klyatskinaa, Vicente Amigó Borrása.
Ángel Vicente Escudera, Mariana Correa Rossib, Francisco Segovia Lópeza, Elizaveta Klyatskinaa, Vicente Amigó Borrása.
Afiliaciones: aUniversitat Politècnica de València, Instituto Universitario de Tecnología de Materiales | bMaterials Engineering Department (DEMa), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)
El desarrollo de aleaciones beta de titanio ha tomado impulso en estos últimos años, sobre todo por sus excelentes propiedades mecánicas y químicas, mejores que el titanio puro comercial o las aleaciones a+b. En este trabajo se obtienen aleaciones de Ti con adiciones de elementos refractarios como Nb, Ta, Mo y Hf, que además de buenas propiedades mecánicas y bajos módulos elásticos pueden presentar mejoras en la resistencia frente a la oxidación a elevadas temperaturas, por ello el interés en estudiar el efecto de la adición de estos metales refractarios en su oxidación. Se realizan ensayos de flexión y tracción, en aleaciones sinterizadas a 1300 y 1450°C, así como oxidación en mufla a 700°C hasta 96 horas, que será evaluada mediante diferencia de peso microscopía electrónica de barrido, perfilometría y ángulo de contacto. Las mayores propiedades mecánicas se encuentran en las aleaciones TNZT y TNZM que presentan un incremento en su resistencia máxima de un 54% con respecto al Ti CP. Sin embargo, presentan mayores incrementos de masa que el titanio puro comercial, muy posiblemente por la falta de difusión de algunos de los elementos refractarios de la aleación que no es capaz de obtener Ti-β de manera homogénea
Palabras clave: Ti-Nb-Zr-Ta; Ti-Nb-Zr-Mo; Ti-Nb-Zr-Hf; Propiedades mecánicas; oxidación; ángulo de contacto; microscopía electrónica de barrido
03 – Técnicas de Fabricación Aditiva aplicadas a la fabricación de implantes de aleación Ti6Al4V.
C. García Cabezón1, Celia García Hernández1, María Luz Rodriguez Méndez2, Fernando Martín-Pedrosa1.
C. García Cabezón1, Celia García Hernández1, María Luz Rodriguez Méndez2, Fernando Martín-Pedrosa1.
Afiliaciones: 1 Universidad de Valladolid, Escuela de Ingeniería Industriales, BioEcouva | 2Universidad de Valladolid, Group UVASENS, Escuela de Ingenierías Industriales, Universidad de Valladolid
Este estudio analiza la microestructura, porosidad, propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión de muestras de implantes de cadera fabricados con la aleación Ti-6Al-4V mediante fabricación aditiva. Se han utilizado dos procesos (fusión selectiva por láser -SLM- y fusión por haz de electrones -EBM-) y diferentes postratamientos (tratamiento térmico y prensado isostático en caliente -HIP-). Además, con el fin de mejorar la biocompatibilidad de las muestras de Ti-6Al-4V, se han aplicado recubrimientos superficiales de hidroxiapatita y se han realizado ensayos de biocompatibilidad. Los resultados mostraron que todas las muestras tras el tratamiento térmicos presentan una microestructura α + β laminar típica, teniendo la muestra procesada con EBM una estructura α + β Widmanstätten más gruesa, mientras que en la muestra en estado bruto se observó una gran fracción de martensita α’ acicular. Los valores de microdureza fueron similares para todas las muestras tratadas térmicamente y ligeramente superiores en la muestra en estado de fabricación. Los ensayos de corrosión (OCP y PA) revelaron que las muestras tratadas térmicamente tienen un mejor comportamiento frente a la corrosión gracias a su estructura granular mucho más fina, estos resultados se confirmaron mediante ensayos de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), que indicaron que el tratamiento térmico aumenta la resistencia a la corrosión. Por último, los estudios celulares in vitro demostraron que las muestras con hidroxiapatita también presentaban una biocompatibilidad excelente, con una ligera mejora respecto a las muestras de Ti-6Al-4V.
Palabras clave:Biomateriales, Corrosión, Aleaciones de Ti, Fabricación aditiva, Biocompatibilidad.
04 – Influencia de la adición de Sn y/o Hf en el comportamiento biológico de la aleación pulvimetalúrgica Ti-35Nb-7Zr-5Ta
Lucia Guillén Carrilloa, Ángel Vicente Escudera, Mariana Correa Rossib, Irene Monleón Guinot; Vicente Amigó Borrása.
Lucia Guillén Carrilloa, Ángel Vicente Escudera, Mariana Correa Rossib, Irene Monleón Guinot; Vicente Amigó Borrása.
Afiliaciones: aUniversitat Politècnica de València, Instituto Universitario de Tecnología de Materiales | bMaterials Engineering Department (DEMa), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Brazil
En los últimos años, la demanda de implantes dentales en España ha experimentado un incremento notable, debido tanto al envejecimiento de la población como una mayor conciencia sobre a la salud bucodental. En el campo de la odontología, la búsqueda de materiales biocompatibles ha cobrado gran importancia debido a posibles efectos adversos asociados a las aleaciones metálicas tradicionales como el Ti6Al4V y el Ti6Al7Nb, ampliamente utilizadas en implantes dentales. Estudios recientes han demostrado que los iones liberados por estas aleaciones pueden ser nocivos para la salud, lo que ha impulsado a la investigación de alternativas más seguras.
Durante el presente trabajo se evalúa una nueva aleación tipo beta desarrollada por técnicas pulvimetalúrgicas convencionales, basada en la Ti-35Nb-7Zr-5Ta con la adición de estaño y/o hafnio tanto a nivel biológico como mecánico. Para ello, se han llevado a cabo estudios para evaluar las propiedades mecánicas como el micropunzonado y se ha evaluado la viabilidad celular y biocompatibilidad del material mediante ensayos de adhesión, proliferación, citotoxicidad y expresión génica. Para realizar los ensayos se han empleado células madre de pulpa dental humana (hDPSC) y MG-63, provenientes de osteosarcoma. Los resultados obtenidos en esta investigación reflejan que el comportamiento biológico de las aleaciones es el adecuado. La adición de estaño y/o hafnio no presenta ningún inconveniente para la viabilidad celular, e incluso mejoran la proliferación de línea celular MG-63.
Palabras clave: Titanio beta; hafnio; estaño; microestructura; Ti-35Nb-7Zr-5Ta; pulvimetalurgia; hDPSC; MG-63.
05 – Desenvolvimento de um compósito diamantado no sistema Ni-Co-Fe3P-Sn-WC via free sintering para uso em pérolas diamantadas de multifio
Mateus Valentim Simmer Sopeletto1, Alexandre Vianna Bahiense2, Victor Moza Ponciano3, Carlos Eduardo Gomes Ribeiro4, Gustavo de Castro Xavier5, Viviana Possamai Della Sagrillo.
Mateus Valentim Simmer Sopeletto1, Alexandre Vianna Bahiense2, Victor Moza Ponciano3, Carlos Eduardo Gomes Ribeiro4, Gustavo de Castro Xavier5, Viviana Possamai Della Sagrillo.
Afiliaciones: 1 Instituto Federal do Espírito Santo, Vitória, ES, Brasil | 2 Instituto Federal do Espírito Santo, Cachoeiro de Itap., ES, Brasil | 3 Instituto Federal do Espírito Santo, Vitória, ES, Brasil | 4 Instituto Federal do Espírito Santo, Cachoeiro de Itap., ES, Brasil | 5 Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro: Campos Dos Goytacazes, RJ, Brasil | 6 Instituto Federal do Espírito Santo, Vitória, ES, Brasil.
A tecnologia de multifio tem ganhado destaque no beneficiamento de rochas devido à eficiência das pérolas diamantadas, produzidas geralmente por meio da metalurgia do pó. Este estudo propõe uma nova metodologia para a fabricação de pérolas diamantadas via free sintering, substituindo parcialmente o cobalto por níquel (liga NICOFE) para reduzir custos e mitigar impactos ambientais, sem comprometer a qualidade das peças produzidas. O processo envolve a mistura de pós elementares e diamantes, seguido da compactação e sinterização a 960 ºC em forno automatizado, sob atmosfera inerte (70% H2 e 30% N2), com rigoroso controle de temperatura e velocidade de esteira. Nos testes de compressão, as pérolas da liga NICOFE apresentaram resistência semelhante às comerciais “A” e “B”, demonstrando viabilidade técnica. Contudo, a microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou a presença de defeitos microestruturais, como a presença de poros em zonas de transição, comprometendo a qualidade das ligações, podendo impactar negativamente nas propriedades físicas e mecânicas do compósito. Apesar disso, os resultados evidenciam que a substituição parcial do cobalto por níquel mantém o desempenho comparável aos das versões comerciais, com vantagens econômicas e ambientais significativas, tornando-se uma alternativa viável para o aprimoramento de ferramentas diamantadas.
Palabras clave: Multifio, Pérolas diamantadas, Metalurgia do pó, Liga NICOFE, Sinterização, Resistência.
06 – Fabricación aditiva de carburos cementados vía “Robocasting”: Del procesamiento a las propiedades mecánicas
Laura Cabezas1,2, Emilio Jiménez-Piqué1,2, Jef Vleugels3, Shuigen Huang3, Luis Llanes1,2.
Laura Cabezas1,2, Emilio Jiménez-Piqué1,2, Jef Vleugels3, Shuigen Huang3, Luis Llanes1,2.
Afiliaciones: : 1 CIEFMA – Department of Materials Science and Engineering, EEBE – Campus Diagonal Besòs, Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech, 08019 Barcelona, Spain; | 2 Barcelona Research Center in Multiscale Science and Engineering, Campus Diagonal Besòs, Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech, 08019 Barcelona, Spain; | 3 Department of Materials Engineering, KU Leuven, Kasteelpark Arenberg 44, box 2450 – 3001, Leuven, Belgium.
Los carburos cementados son materiales que presentan un equilibrio único entre dureza, resistencia y tenacidad, dando un rendimiento excepcional como herramientas de corte y conformado de aleaciones metálicas. Estas aplicaciones son cada vez más exigentes, además de necesitar geometrías más complejas para adaptarse a los requisitos extremos. En consecuencia, las vías tradicionales de fabricación son limitadas. En este contexto, la fabricación aditiva surge como una alternativa a las rutas de procesamiento convencionales para dar forma a materiales basado en la producción de piezas capa a capa. En este sentido, el “Robocasting” es un método flexible y barato de fabricación, el cual ha mostrado muy buenos resultados en diversos sistemas cerámicos. La técnica se basa en el uso de una tinta a base de hidrogel cargado con las partículas del material a imprimir, y cuyo comportamiento viene definido por el contenido de la carga cerámica, así como la morfología y el tamaño de estas partículas. Pese al potencial que presenta esta técnica de fabricación aditiva, la literatura sobre Robocasting de carburos cementados es escasa. En este contexto, el objetivo de este trabajo es doble. Primero, se busca encontrar la composición y parámetros de impresión óptimos para poder fabricar vía Robocasting una calidad de metal duro basado en WC y con un contenido de Co (12 % en peso). En segundo lugar, se pretende evaluar el comportamiento a fractura de barras de flexión impresas por Robocasting y posteriormente sinterizadas. Para ello, se lleva a cabo un estudio exhaustivo y sistemático que combina el procesado y la caracterización mecánica. Los resultados se comparan con muestras “referencia”, fabricadas para el mismo material, pero mediante prensado y sinterizado convencional.
Palabras clave: Carburos cementados, Fabricación Aditiva, Robocasting, Parámetros de impresión, Propiedades mecánicas, Tenacidad a fractura, Tensión a fractura.
07 – Preprocesado para la aplicación de recubrimientos anticorrosión base Zn sobre piezas PM
Jose Sicre-Artalejo, Covadonga Soto Pérez.
Jose Sicre-Artalejo, Covadonga Soto Pérez.
Afiliaciones: PMG Powertrain R&D Center S.L.U. Pol Ind. Vega de Baiña s/n 33682-Mieres. España.
A nuestro alrededor, muchos materiales están recubiertos para protegerlos de la corrosión y aumentar su durabilidad. Sin embargo, las piezas fabricadas mediante pulvimetalurgia (PM) enfrentan desafíos debido a los poros presentes en sus superficies, lo que facilita la oxidación. Para asegurar un recubrimiento anticorrosión efectivo, es esencial un preprocesado adecuado que selle estos poros y prepare la superficie. Este estudio tiene como objetivo investigar el preprocesado necesario para las piezas de PM antes de aplicar recubrimientos anticorrosión base Zn, optimizando las condiciones superficiales para asegurar una buena adherencia y efectividad del recubrimiento. Se evaluaron cuatro familias de preprocesado: 1) Sinterizado + impregnado + granallado, 2) Sinterizado + impregnado, 3) Sinterizado + granallado y 4) Sinterizado + tratamiento al vapor, con esta última familia no se obtuvieron resultados satisfactorios. Los otros tres métodos fueron analizados por su capacidad para reducir los poros y mejorar la adherencia de los recubrimientos. Los resultados preliminares mostraron que el granallado y la impregnación fueron efectivos en la mejora de la superficie de las piezas, reduciendo los poros y favoreciendo una mejor adherencia. El preprocesado adecuado de las piezas fabricadas por pulvimetalurgia es esencial para asegurar una correcta aplicación de recubrimientos anticorrosión.
Palabras clave: Pulvimetalurgia; Preprocesado; Impregnación; Granallado; Tratamiento al vapor; Poros; Recubrimientos anticorrosión; Adherencia de recubrimientos.
08 – Optimización por RSM de la dureza de composite Al-Al2O3 obtenido por técnicas pulvimetalúrgicas a partir de virutas de fresado de aleación Al7075
Johanna Esguerra Arce1 , Adriana Esguerra Arce2 , Johanna Gisel Tirado González1 , Laura Alejandra Arango Ardila1 , María José Velazco Bernal1.
Johanna Esguerra Arce1 , Adriana Esguerra Arce2 , Johanna Gisel Tirado González1 , Laura Alejandra Arango Ardila1 , María José Velazco Bernal1.
Afiliaciones: 1CIMSER, Ingeniería Industrial, Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, AK.45 No. 205-59, Bogotá, Colombia | 2 TPMR, Ingeniería de Materiales, Universidad del Valle, Calle 13 # 100-00 Santiago de Cali, Valle del Cauca, Colombia
Recientemente se ha propuesto la producción de polvos mediante molienda como una estrategia de reciclaje de virutas cortas mecanizadas1. Se ha encontrado que la molienda de baja energía de virutas Al-7075 produce polvo compuesto de matriz rica en aluminio con partículas de Al₂O³ cristalina2 y amorfa. Se ha observado que la dureza de las muestras obtenidas por compactación y sinterización depende principalmente de la porosidad y el porcentaje de alúmina cristalina. Para la fabricación de composites en bloque pueden variarse parámetros de proceso como la relación de cuerpos moledores a carga, la velocidad de rotación y el tiempo en la molienda; la presión en la compactación; y el tiempo y la temperatura en la sinterización. El objetivo de este trabajo fue optimizar la dureza de estos composites por medio de la Metodología de Superficie Respuesta manteniendo constante la relación de cuerpos moledores a carga y tiempo de molienda. Los parámetros estudiados fueron presión de compactación, y tiempo y temperatura de sinterización. Para ello se trabajaron 3 etapas: sondeo inicial, con una matriz ortogonal L₉3³-¹; ascenso pronunciado, definiendo los pasos según el modelo obtenido de la etapa de sondeo inicial; y exploración local, con un Diseño Central Compuesto. Con el fin de explicar el efecto de la porosidad y el porcentaje de alúmina cristalina sobre la dureza, se llevaron a cabo análisis por Difracción de Rayos X y Microscopía Electrónica de Barrido. Al final, se logró incrementar la dureza de los composites de 70.0 a 92.7 HRF.
Referencias: 1. L.M. Rojas-Díaz, L.E. Verano-Jiménez, E. Muñoz-García, J. Esguerra-Arce, A. EsguerraArce. Production and characterization of aluminum powder derived from mechanical saw chips and its processing through powder metallurgy. Powder Technology 360 (2020) 301- 311. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.10.028 | 2. P.A. Pulido-Suárez, K.S. Uñate-González, J.G. Tirado-González, A. Esguerra-Arce, J. EsguerraArce. The evolution of the microstructure and properties of ageable Al-Si-Zn-Mg alloy during the recycling of milling chips through powder metallurgy. Journal of Materials Research and Technology 9 (5) (2020) 11769-11777. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.08.045
Palabras clave: Al-7075; Optimización; Composites in-situ; Porosidad; Dureza.
Figura 1. a) Mapa de contorno resultado de la etapa de sondeo inicial; b) gráfico de variación de dureza con cada paso, de la etapa de ascenso pronunciado; y c) diseño central compuesto planteado para la etapa de exploración local
09 – Materiales superhidrofóbicos para la eliminación de contaminantes emergentes
Oriol Rius-Ayra, Alisiya Biserova-Tahchieva, Nuria Llorca-Isern.
Oriol Rius-Ayra, Alisiya Biserova-Tahchieva, Nuria Llorca-Isern.
Afiliaciones: CPCM, Departament de Ciència dels Materials i Química Física, Facultat de Química, Universitat de Barcelona.
En la actualidad, los contaminantes emergentes, como disolventes orgánicos, colorantes y microplásticos, representan un desafío ambiental debido a su alta estabilidad y persistencia en el medio ambiente. Su presencia en aguas dificulta su degradación mediante los tratamientos convencionales, lo que hace necesario el desarrollo de nuevas estrategias más eficientes para su eliminación. En este contexto, el diseño de materiales funcionales avanzados con propiedades superhidrofóbicas se presenta como una alternativa prometedora. Mediante la técnica de aleación mecánica (mechanical alloying o high-energy ball milling), se ha obtenido polvo de diferentes aleaciones base hierro con superficies activadas, lo que permite su posterior funcionalización para aplicaciones específicas. Estas aleaciones han demostrado propiedades catalíticas para la degradación de colorantes y, tras ser funcionalizadas las superfícies de dichos polvos y conferirles propiedades superhidrofóbicas, poseen la capacidad de adsorber y eliminar eficientemente tanto disolventes orgánicos como microplásticos. Así, los materiales en base hierro desarrollados abren nuevas oportunidades en la eliminación de contaminantes emergentes, ofreciendo soluciones sostenibles y de alto impacto ambiental para la purificación de aguas y la reducción de residuos tóxicos en el entorno. Su versatilidad y eficacia los convierten en candidatos idóneos para futuras aplicaciones en tecnologías de remediación ambiental.
Palabras clave: Mechanical alloying, Superhidrophobicidad, Catálisis, Disolventes, Microplasticos, Colorantes, Multifuncional, Medio ambiente.
10 – Fabricación 3D de andamios metálicos basados en aleaciones de Titanio-Niobio mediante la técnica de extrusión de material
Tània Vilella, Gemma Fargas, Maria-Pau Ginebra, Luis Llanes, Daniel Rodríguez.
Tània Vilella, Gemma Fargas, Maria-Pau Ginebra, Luis Llanes, Daniel Rodríguez.
Afiliaciones: 1Biomaterials, Biomechanics and Tissue Engineering Group, Department of Materials Science and Engineering, Escola d’Enginyeria Barcelona Est (EEBE) and Institute for Research and Innovation in Health (IRIS), Universitat Politècnica de Catalunya.| 2CIEFMA-Department of Materials Science and Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona-Tech (UPC), Campus Diagonal Besos-EEBE | 3Barcelona Research Center in Multiscale Science and Engineering (CCEM), Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona-Tech, Campus Diagonal Besos-EEBE. | 4Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Instituto de Salud Carlos III. | 5Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC), Barcelona Institute of Science and Technology.
Las aleaciones de Níquel-Titanio (NiTi) son de gran interés en el campo biomédico por sus propiedades únicas y de memoria de forma. No obstante, la hipersensibilidad al níquel ha impulsado la investigación de alternativas libres de este elemento. Este estudio presenta un nuevo método de impresión 3D por extrusión para la fabricación de andamios metálicos de aleaciones basadas en Titanio-Niobio, con potencial de memoria de forma. Se optimizó el proceso de impresión y se caracterizaron los andamios impresos y sinterizados a 1400ºC mediante análisis microestructural (XRD, SEM), mecánicos y biológicos. A partir de los resultados obtenidos de la caracterización microestructural, se han observado la presencia de múltiples fases en los andamios obtenidos a partir de una aleación de TiNb, mientras que los andamios de Ti mostraron una única fase. Estos hallazgos fueron confirmados por difracción de rayos X, validando la difusión atómica entre los polvos metálicos.
11 – Efecto de las características del polvo metálico en el comportamiento de sinterización de cermets TiC-Fe-Cr-Mo: Polvos de Fe carbonilo vs 17-4PH
L. Muñoz-Ortuño1,2, T. Soria-Biurrun1,2, J. Navarrete-Cuadrado1,2, L. Lozada-Cabezas1,2, F. Ibarreta-López3, R. Martínez-Pampliega3, J. M. Sánchez-Moreno1,2.
L. Muñoz-Ortuño1,2, T. Soria-Biurrun1,2, J. Navarrete-Cuadrado1,2, L. Lozada-Cabezas1,2, F. Ibarreta-López3, R. Martínez-Pampliega3, J. M. Sánchez-Moreno1,2.
Afiliaciones: 1- CEIT-Basque Research and Technology Alliance (BRTA), Manuel Lardizabal 15, 20018 Donostia / San Sebastián, Spain. | 2- Universidad de Navarra, Tecnun, Manuel Lardizabal 13, 20018 Donostia / San Sebastián, Spain. | 3- FMD CARBIDE, Fabricacion Metales Duros, S.A.L.,Gudarien etorbidea, 18,48970, Basauri, Spain.
Los cermets basados en TiC son una alternativa viable al metal duro para la fabricación de herramientas de desgaste en ambientes corrosivos a elevada temperatura. En este estudio, se han obtenido nuevos cermets basados en TiC mediante sinterización en fase líquida a partir de mezclas de polvos de TiC, Fe , Cr3C2, Mo2C y acero inoxidable 17-4PH. Se ha comprobado que la reducción carbotérmica de los óxidos presentes en las mezclas es clave para la eliminación de la porosidad. Estos óxidos son ricos en Cr y Ti en las composiciones que incluyen polvo 17-4PH. La densificación empeora al aumentar el contenido de 17-4PH, lo que se relaciona con una pérdida de homogeneidad en las mezclas de polvo y probablemente a una pérdida de mojabilidad de los granos cerámicos por la fase líquida. Los cermets de TiC-FeCrMo con adiciones de 17-4PH están formados por granos tipo TiC-(Ti1-x,Mox)yCz embebidos en una matriz metálica cuya estructura puede ajustarse para ser martensítica o austenítica dependiendo de la proporción entre Fe y 17- 4PH. La precipitación observada de fases minoritarias como M7C3 y M23C6 es coherente con el contenido total de Cr y C de las aleaciones predicho mediante el software TC® y la base de datos TCFE13. Estos materiales son susceptibles de ser tratadostérmicamente ya sea mediante temple y revenido o solución-precipitación.
Palabras clave: TiC-Fe-Cr-Mo cermets; Polvo inoxidable 17-4PH; Sinterización en fase líquida; Microestructura
12 – Modelado por elementos finitos del comportamiento estático y cíclico de implantes dentales personalizados fabricados por Power Bed Fusion- Laser/Metal
Amanda Robau-Porrua1, Jesús E. González2, Roberto Arancibia-Castillo3, Alberto Picardo4, Carlos Navarro5, Antonio Periñan6, Yadir Torres7.
L. Muñoz-Ortuño1,2, T. Soria-Biurrun1,2, J. Navarrete-Cuadrado1,2, L. Lozada-Cabezas1,2, F. Ibarreta-López3, R. Martínez-Pampliega3, J. M. Sánchez-Moreno1,2.
Afiliaciones: 1Departamento de Metalurgia, Facultad de Ingeniería, Universidad de Concepción; 2Departamento de Biomateriales Cerámicos y Metálicos, Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana. 3Departamento de Manufactura avanzada/AM-3DP, Leitat Technological Center; 4Departamento de Ingeniería del Diseño, Escuela Politécnica Superior de Sevilla, Universidad de Sevilla; 5Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación, Escuela Superior de Ingenieros, Universidad de Sevilla; 6Unidad de manufactura aditiva, Centro Avanzado de Tecnologías Aeroespaciales (CATEC) 7 Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Escuela Politécnica Superior de Sevilla, Universidad de Sevilla.
El diseño y fabricación de implantes dentales mono bloque, con zonas porosas y tamaños personalizados a las necesidades reales de cada paciente, sigue siendo un reto, que permitiría solventar el temido apantallamiento de tensiones, favorecer el crecimiento del tejido huésped hacia su interior, evitar fenómenos de corrosión en las conexiones y disminuir los tiempos de carga. En este contexto, en esta investigación se fabricaron diseños innovadores de implantes dentales con un gradiente de porosidad longitudinal controlada mediante Powder Bed Fusion – Laser/Metal (PBF-L/M) utilizando la aleación Ti6Al4V. Se desarrollaron tres modelos de implante: 1) denso, 2) zona de la rosca completamente porosa, y 3) diseño híbrido que combina una superficie porosa con un
núcleo denso. La porosidad usada es geométrica (40%, tamaño de 600 μm, y ángulo de inclinación de 60º/dirección de masticación). Se realizó una caracterización microestructural y superficial de los implantes. Como objetivo central, se aborda un estudio exhaustivo mediante el método de elementos finitos del comportamiento biomecánico de los tres diseños, se evalúa la influencia de: 1) niveles de carga aplicada (requisitos clínicos), 2) rigidez de la aleación de titanio (Ti64 vs β-Ti), y 3) los tipos de cargas (estáticas y cíclicas). Finalmente, se realiza una aproximación experimental del comportamiento a fatiga normalizado de los implantes desarrollados; así como, del origen y los mecanismos responsables de la rotura. Los implantes con diseño hibrido presentaron el mejor equilibrio: distribución de rigidez, transferencia de carga (hueso periimplantario) y distribución (tensión y deformación) uniforme en los filetes de la rosca.
Palabras clave: Implante dental; Porosidad; Fabricación aditiva; Powder Bed Fusion; Elementos finitos; Biomecánico; Fatiga
13 – Desarrollo de implantes dentales con una composición y porosidad gradiente personalizada para mejorar su rendimiento biomecánico
Danaysi Mena1, Luisa Marleny Rodríguez-Albelo1, Paloma Trueba1, Juan M. Jaramillo1, Alberto Picardo2, Ana Alcudia3 y Yadir Torres1.
Danaysi Mena1, Luisa Marleny Rodríguez-Albelo1, Paloma Trueba1, Juan M. Jaramillo1, Alberto Picardo2, Ana Alcudia3 y Yadir Torres1.
Afiliaciones: 1 Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Escuela Politécnica Superior. Universidad de Sevilla. | 2 Departamento de Ingeniería del Diseño, Escuela Politécnica Superior. Universidad de Sevilla. | 3 Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Facultad de Farmacia. Universidad de Sevilla.
El diseño y fabricación de implantes dentales mono bloque, con zonas porosas y tamaños personalizados a las necesidades reales de cada paciente, sigue siendo un reto, que permitiría solventar el temido apantallamiento de tensiones, favorecer el crecimiento del tejido huésped hacia su interior, evitar fenómenos de corrosión en las conexiones y disminuir los tiempos de carga. En este contexto, en esta investigación se fabricaron diseños innovadores de implantes dentales con un gradiente de porosidad longitudinal controlada mediante Powder Bed Fusion – Laser/Metal (PBF-L/M) utilizando la aleación Ti6Al4V. Se desarrollaron tres modelos de implante: 1) denso, 2) zona de la rosca completamente porosa, y 3) diseño híbrido que combina una superficie porosa con un
núcleo denso. La porosidad usada es geométrica (40%, tamaño de 600 μm, y ángulo de inclinación de 60º/dirección de masticación). Se realizó una caracterización microestructural y superficial de los implantes. Como objetivo central, se aborda un estudio exhaustivo mediante el método de elementos finitos del comportamiento biomecánico de los tres diseños, se evalúa la influencia de: 1) niveles de carga aplicada (requisitos clínicos), 2) rigidez de la aleación de titanio (Ti64 vs β-Ti), y 3) los tipos de cargas (estáticas y cíclicas). Finalmente, se realiza una aproximación experimental del comportamiento a fatiga normalizado de los implantes desarrollados; así como, del origen y los mecanismos responsables de la rotura. Los implantes con diseño hibrido presentaron el mejor equilibrio: distribución de rigidez, transferencia de carga (hueso periimplantario) y distribución (tensión y deformación) uniforme en los filetes de la rosca.
El diseño de implantes dentales inspirados en sistemas biológicos es un reto en odontología, que puede garantizar su éxito a largo plazo. A pesar del uso del titanio comercialmente puro (Ti c.p) y la aleación Ti6Al4V, persiste una tasa de fallo del 5 al 10 %, atribuida al apantallamiento de tensiones (provoca la reabsorción del tejido huésped), las deficiencias en la intercara implante/hueso comprometen la osteointegración, particularmente las infecciones (peri-implantitis) y el aflojamiento del implante dental. Las aleaciones de titanio beta porosas, son una solución ideal para ajustar la rigidez del implante, sin comprometer su rendimiento mecánico; así como, evitar el uso de Al (elementos tóxicos) y el V (relacionado con el Alzheimer). En esta investigación se desarrollaron implantes dentales que pretenden mejorar las prestaciones del implante de Zimmer Biomet, con una composición química (Ti c.p, Ti6Al4V y Ti35Nb7Zr5Ta) y porosidad (PM convencional, loose sintering y técnica de espaciadores), personalizada a lo largo de su eje longitudinal. También, se propone un diseño innovador y optimizado de la rosca y su conexión con el pilar protésico. Se caracteriza detalladamente cada región del implante (apical, central y módulo de cresta): composición química, porosidad, integridad de las intercaras, y resistencia al rayado. Por otro lado, el comportamiento mecánico estimado usando modelos de elementos finitos, se compara y discute, con los resultados de compresión uniaxial y micro-indentación instrumentada (curvas P-h). En base a los hallazgos, se proponen combinaciones de composición/porosidad, que permiten alcanzar un buen equilibrio biomecánico y bio-funcional de los implantes dentales fabricados.
Palabras clave: Implante dental; Rutas pulvimetalúrgicas; Aleaciones de titanio beta; Comportamiento biomecánico; Porosidad gradiente
14 – Reciclaje de imanes permanentes mediante rutas pulvimetalúrgicas de bajo impacto ambiental
M. A. Lagos1, B. L. Checa1, I. Leizaola1, J.M. Sanchez1, I. Agote1, Y. Moreno2, C.A. Rivera2, A. Escalada3.
M. A. Lagos1, B. L. Checa1, I. Leizaola1, J.M. Sanchez1, I. Agote1, Y. Moreno2, C.A. Rivera2, A. Escalada3.
Afiliaciones: 1) TECNALIA | 2) Mondragon Unibertsitatea | 3) ORONA.
Este trabajo presenta varias rutas pulvimetalúrgicas para el reciclaje de imanes de tierras raras, optimizando la recuperación de elementos y eliminando las etapas más costosas y contaminantes como la extracción y purificación de tierras raras. En primer lugar, los imanes se transforman en polvo mediante decrepitación con hidrógeno y, posteriormente, se procesan con técnicas pulvimetalúrgicas para fabricar imanes reciclados. Este enfoque innovador no solo permite la recuperación de imanes de tierras raras de alta calidad, sino que también reduce la generación de residuos y la demanda de materias primas críticas. Además, estas rutas resultan económicamente más atractivas, ya que disminuyen los costes de remanufactura y el consumo energético. El proceso se demuestra mediante un caso de estudio de motores de ascensor, una aplicación clave donde los imanes de tierras raras juegan un papel fundamental.
Palabras clave: Imanes; reciclado; Decrepitación con hidrógeno; Fabricación aditiva; Sinterización: FAST; Tierras raras.
Figura 1. Polvo de imán decrepitado a partir de un imán desechado de motor de ascensor
15 – Obtención de polvo de hierro metálico a partir de cascarilla de óxido de hierro usando un polímero termoplástico de posconsumo como agente reductor
Angie Alejandra Contreras1, Adriana Esguerra Arce2, Johanna Gisell Tirado González3, Johanna Esguerra Arce4.
Angie Alejandra Contreras1, Adriana Esguerra Arce2, Johanna Gisell Tirado González3, Johanna Esguerra Arce4.
Afiliaciones: 1,3,4CIMSER, Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito | 2TPMR, Universidad del Valle | 1,3,4AK 45 (Autonorte) #205-59, Bogotá | 2Ciudad Universitaria Meléndez.
La cascarilla de óxido de hierro es un subproducto industrial que se produce por la interacción del oxígeno con el hierro a altas temperaturas, y está compuesta principalmente de FeO, Fe2O3, y Fe3O4. Entre las técnicas evaluadas para su reincorporación al ciclo productivo están la fabricación de pigmentos [1] y la molienda con reducción química usando H2 como agente reductor [2]. Ya que existe una gran cantidad de polímeros posconsumo en vertederos, y durante su exposición a altas temperaturas estos producen agentes reductores como hidrógeno, CO y H2, ya se ha propuesto en la literatura la reducción de óxidos de hierro con polipropileno [3]. En este estudio se hizo acopio de cascarilla de óxido de hierro de una industria colombiana, se sometió a molienda, se mezcló con polipropileno (PP) a 200 °C para lograr una mezcla íntima, y se sometió a 700 °Cpara degradar el polímero y evaluar la reducción química del polvo de cascarilla de óxido de hierro a diferentes tiempos. Se evaluó tamaño de partícula y fases presentes mediante granulometría láser y difracción de rayos X, respectivamente, del polvo de cascarilla de óxido de hierro, y de los polvos después de los tratamientos térmicos. Además, se evaluó DSC/TGA de la mezcla con el polímero para explicar el proceso de reducción. Con el polvo obtenido se fabricaron piezas por compactación y sinterización y se evaluó su dureza. La evaluación por microscopía óptica muestra la formación de hierro metálico para el ciclo térmico de tres horas (Figura 1).
Palabras clave: Reducción química; Polvo de hierro; Polipropileno; Posconsumo.
Figura 1. Diagrama de flujo de la investigación
16 – Diferentes estrategias y un mismo objetivo: mejorar la resistencia a la corrosión y el comportamiento biofuncional de implantes porosos de titanio
Cristina García-Cabezón1, Julio E. de la Rosa2, Celia García-Hernández1, Sofia A. Alves3, Francisco J. García-García2, Raquel Bayón3, Fernando Martín-Pedrosa1, Yadir Torres2.
Cristina García-Cabezón1, Julio E. de la Rosa2, Celia García-Hernández1, Sofia A. Alves3, Francisco J. García-García2, Raquel Bayón3, Fernando Martín-Pedrosa1, Yadir Torres2.
Afiliaciones: 1 Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Escuela Politécnica Superior | 2 Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica, Escuela de Ingenierías Industriales, Universidad de Valladolid | 3 TEKNIKER, Unidad de Tecnologías de Recubrimientos por Plasma.
El éxito biofuncional de los implantes metálicos porosos se puede ver comprometido por los problemas en la intercara con el tejido óseo. Particularmente, los fenómenos de corrosión, los micro-movimientos asociados a la pobre osteointegración; y las infecciones provocadas por la proliferación de bacterias. En este trabajo se propone modificar la superficie de implantes óseos usando dos estrategias distintas: 1) recubrimientos osteoinductivos, y 2) controlando la rugosidad y/o textura de la superficie.
La primera estrategia consiste en utilizar recubrimientos biodegradables compuestos a base de quitosano (cargados con partículas de vidrios bioactivos), obtenidos por técnicas electrodeposición, sobre implantes óseos de titanio porosos obtenidos usando la técnica de “loose sintering” (económica, repetitiva y limite de la PM convencional). En una segunda estrategia sobre la superficie de los implantes de titanio porosos se desarrollan capas de óxido de titanio, obtenidas mediante electro-oxidación por plasma (PEO) utilizando electrolitos con diferentes relaciones Ca/P. Se evalúa la influencia de la porosidad, la rugosidad y la química de la superficie, en la mejora de la resistencia a la corrosión y la capacidad de osteoinducción. Los recubrimientos biodegradables a base de quitosano se transforman en fosfatos de calcio que se forman en la superficie de los implantes promovidos por el efecto de los refuerzos de vidrio bioactivo (BG-45S5 y BG-1393). Los recubrimientos porosos de PEO mejoran significativamente la resistencia a la corrosión y la bioactividad de los sustratos de titanio al promover la formación de hidroapatita especialmente los desarrollados a partir de electrolitos con una mayor relación Ca/P.
Palabras clave: Titanio poroso, Loose sintering, Corrosion, Biocompatibilidad, Recubrimientos biocomposites, PEO.
17 – Fabricación de piezas de metal duro por Binder Jetting: influencia de la selección del ligante en las propiedades obtenidas
N.Azurmendi a, I. Agotea, X. Goméza, I.Zurutuzaa, C.M. Fernandesb, D. Figueiredo b, B. Guimaraesb.
N.Azurmendi a, I. Agotea, X. Goméza, I.Zurutuzaa, C.M. Fernandesb, D. Figueiredo b, B. Guimaraesb.
Afiliaciones: 1 TECNALIA, Basque Research and Technology Alliance (BRTA) | 2 PALBIT SA P.O. Box 4, 3854-908 Branca, Portugal.
La fabricación aditiva de metales duros está ganando cada vez más atención por su capacidad para producir piezas con geometrías complejas y diseños funcionales innovadores. De todas las tecnologías de fabricación aditiva, el Binder Jetting (BJ) destaca como una de las más prometedoras, gracias a su bajo costo, rapidez de producción y capacidad para generar piezas con propiedades isotrópicas, sin tensiones residuales ni grietas. La elección del ligante es clave, ya que influye en las propiedades de la pieza verde y, sobre todo, en el proceso de desmoldeado. El presente trabajo estudia el impacto de dos diferentes ligantes en las propiedades de piezas de metal duro obtenidas por BJ. Para el estudio, se ha utilizado un polvo comercial de WC-12%Co y dos ligantes comerciales adecuados para la impresora Innovent de Desktop Metal. Se han evaluado y comparado las propiedades de las piezas en verde (densidad verde, dimensiones y resistencia a la flexión), así como las propiedades de las piezas sinterizadas (densidad, contracciones y microestructura) obtenidas con cada ligante. Los resultados sugieren que la selección del ligante es un factor clave para optimizar el rendimiento de las piezas de metal duro fabricadas por BJ, y destacan el potencial del ligante CLEANFUSE para aplicaciones que requieren una mayor integridad mecánica.
Palabras clave: Metal duro, Binder jetting, Ligante, Resistencia en verde.
18 – Fabricación por extrusión de Pellets de Piezas de 17-4PH
Itziar Frailea, Erika Domingueza, Aitor Zuriarrainb, P.J. Arrazolaa, Daniel Solera.
Itziar Frailea, Erika Domingueza, Aitor Zuriarrainb, P.J. Arrazolaa, Daniel Solera.
Afiliaciones: a Faculty of Engineering, Mondragon Unibertsitatea | 2 Engineering Department, Campus Goierri – Mondragon Unibertsitatea.
Este trabajo se centra en al análisis de las propiedades mecánicas de piezas de 17-4PH fabricadas por extrusión de Pellets (PEP). La principal ventaja de este proceso es que elimina la fabricación del filamento, que es especialmente dificultoso en el caso de materiales con alto contenido metálico, y además, facilita la reimpresión de material imprimido defectuosamente vía trituración de las mismas, lo que aumentas las tasas de producción convirtiendo el PEP en un proceso con un futuro prometedor. En este estudio se consideran tres proveedores distintos cuyos materiales difieren en contenido metálico, aglutinante y precio. Se han contrastado los datos dados por los fabricantes haciendo un análisis termogravimétrico del material en bruto y con inspección en el SEM del polvo obtenido. Se han determinado los parámetros de impresión adecuados para cada material hasta la obtención de piezas en verde con buen acabado externo. El tratamiento térmico se ha hecho siguiendo las recomendaciones del fabricante, cuando ha sido proporcionado y en su ausencia se ha definido en base a los resultados del TGA. Tras el sinterizado, se ha observado la porosidad, mediante inspección en el SEM, la densidad y su comportamiento a tracción. Se han comparado los resultados, observándose diferencias significativas dependiendo del fabricante y de la geometría de la pieza imprimida. Por otro lado, es posible que estos resultados pudiesen ser mejorados si se optimizasen tanto el proceso de impresión como el de sinterización.
19 – Ventajas de la técnica de electrohilado para recubrir estructuras de titanio beta porosas con nano-fibras de biopolímeros biodegradables y con propiedades terapéuticas
Ernesto J. Delgado-Pujola; Olena Velyt Vepryka; Nerea Gómez Alfarob; Carlos Bengoecheab; Belén Beginesc; Juan C. Sánchez-Lópezd; Ana Alcudiac, Antonio Guerrerob; Yadir Torresa.
Ernesto J. Delgado-Pujola; Olena Velyt Vepryka; Nerea Gómez Alfarob; Carlos Bengoecheab; Belén Beginesc; Juan C. Sánchez-Lópezd; Ana Alcudiac, Antonio Guerrerob; Yadir Torresa
Afiliaciones: a Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Universidad de Sevilla; b Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Sevilla; c Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Universidad de Sevilla; dInstituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla (ICMS).
El éxito clínico de implantes porosos que sustituyan zonas de tejido dañadas por carcinomas óseos requiere una porosidad con porcentaje, tamaño y grado de interconectividad adecuados; así como, una intercara modificada para favorecer la osteoinducción y/o evitar las infecciones. En este trabajo se propone una solución que combina: 1) el uso de substratos porosos de titanio beta (Ti35Nb7Zr5Ta); aleación no tóxica, con una adecuada relación E/σR, y cuya porosidad favorecería el crecimiento del hueso dentro del implante (“bone ingrowth”) y la adhesión de recubrimientos; y 2) la deposición de emulsiones de PCL/PVA con nanopartículas de plata (AgNPs) o hidroxiapatita (HAp) usando la técnica de electrohilado. Se evalúan la estabilidad, las propiedades reológicas, la conductividad y la densidad de las emulsiones de partida para, posteriormente, optimizar los parámetros de la deposición (voltaje, caudal, distancia al colector, etc.). Las técnicas de microscopía electrónica permiten estudiar el tamaño, distribución y el grado de infiltración de las nanofibras; así como, corroborar la presencia de los refuerzos en las fibras poliméricas. Se realiza un análisis mecánico dinámico del recubrimiento usando un nano-indentador, y ensayos de micro rayado para medir su adherencia al substrato. Por otro lado, se evalúa la actividad antibacteriana y bioactividad mediante ensayos en fluido corporal simulado. La mayor superficie de contacto y porosidad de los recubrimientos obtenidos por electrohilado favorecen la vascularización del implante y la actividad terapéutica del recubrimiento. Finalmente, se propone la mejor combinación de substrato metálico poroso y nano-fibras poliméricas biodegradables, ideal para el reemplazo del tejido óseo dañado.fabricación aditiva.
Palabras clave: Electrohilado; titanio beta poroso; nanofibras; hidroxiapatita; viscoelasticidad; nanopartículas de plata; actividad antimicrobiana; osteointegración
20 – Andamios cerámicos fabricados por impresión 3D para la reparación ósea: integrando estrategias para mejorar las propiedades osteoinductivas y antimicrobianas
Ernesto J. Delgado-Pujola; Gemma Fargasb,c, Victoria Axelradd, Guillermo Martineze, Gemma Herranzd, Belén Beginese, Javier Hidalgod; Cristina Bergesd; Jesús E. Gonzálezf; Luis Llanesb,c, Ana Alcudiae, Yadir Torresa
Ernesto J. Delgado-Pujola; Gemma Fargasb,c, Victoria Axelradd, Guillermo Martineze, Gemma Herranzd, Belén Beginese, Javier Hidalgod; Cristina Bergesd; Jesús E. Gonzálezf; Luis Llanesb,c, Ana Alcudiae, Yadir Torresa
Afiliaciones: a Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Universidad de Sevilla; b Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad Politécnica de Cataluña; c Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería Multiescala de Barcelona, Universidad Politécnica de Cataluña; d INEI-Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Universidad de Castilla–La Mancha; e Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla f Departamento de Biomateriales Cerámicos y Metálicos, Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana.
La fabricación de injertos cerámicos personalizados para la sustitución de defectos óseos y la corrección de fracturas requiere del empleo de estrategias innovadoras que permitan una mejora del comportamiento biomecánico y biofuncional. En este trabajo se han fabricado por impresión 3D, distintos diseños de andamios de circona estabilizada con itria: 1) cubos con rellenos entre el 40% y 60%, usando Direct Ink Writing (DIW); y 2) cilindros porosos (con y sin borde), empleando Fused Filament Fabrication (FFF). Por otro lado, potenciamos la actividad terapéutica de los andamios, infiltrándolos con distintas relaciones de poli-ε-caprolactona (PCL) y alcohol polivinílico (PVA), cargados con nanopartículas de plata (AgNPs) o nanohidroxiapatita (nHAp). Particularmente, se evalúa la capacidad de infiltración, la ganancia de peso, la cinética de degradación en una solución salina tamponada con fosfato (PBS); así como, el aporte de las partículas de refuerzos a la mejora de la actividad antibacteriana y capacidad osteoinductiva (fluido corporal simulado). Por otro lado, considerando la fragilidad intrínseca de las cerámicas, los valores de resistencia mecánica de los andamios se ha analizado usando estadística de Weibull de caracterización macro (ensayos de compresión uniaxial). El comportamiento micro-mecánico (curvas P-h) y la resistencia al rayado de los filamentos también es caracterizada. Los resultados experimentales son comparados con un estudio de elementos finitos. Los mismos se discuten en términos de: 1) distancia entre filamentos, 2) influencia del borde en los cilindros, y 3) rol del biopolímero infiltrado y efecto en el aumento de la deformación de los andamios durante la fractura.
Palabras clave: biopolímero; circona, impresión 3D; osteoinducción; actividad antimicrobiana; andamios cerámicos; nanohidroxiapatita; nanopartículas de plata
21 – Estudio de la desgasificación química para preservar el carácter amorfo en materiales magnéticamente blandos
Raquel Astacio Lópeza, Petr Urbana, Juan Manuel Montes Martosa, Fátima Ternero Fernándeza, Jesús cintas Físicoa.
Raquel Astacio Lópeza, Petr Urbana, Juan Manuel Montes Martosa, Fátima Ternero Fernándeza, Jesús Cintas Físicoa.
Afiliaciones: Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad de Sevilla.
La sinterización por resistencia eléctrica de polvos metálicos requiere la eliminación de los agentes controladores del polvo obtenido por molienda mecánica. Así, los métodos convencionales de desgasificación térmica, en hornos a temperaturas y tiempos no muy elevados, pueden resultar insuficientes, y condiciones más severas pueden alterar la nanoestructura y propiedades de los polvos (esto es especialmente crítico cuando el polvo ha sido amorfizado por molienda). Por ello, se propone la desgasificación química, que consiste en someter el polvo a varias inmersiones en un disolvente, que sea capaz de disolver la mayor parte del agente orgánico localizado en los polvos. Este método permite mantener el carácter amorfo de los polvos, y sus propiedades magnéticas. Tras realizar pruebas con varios disolventes en diferentes proporciones y tiempos, se consiguió eliminar casi la totalidad de la cera con inmersiones de 30 minutos y se compararon los resultados con la desgasificación térmica de entre 350 y 500 ºC, obteniéndose que los polvos desgasificados con disolvente conservan su carácter amorfo, algo que es imposible de conseguir por la vía térmica.
22 – Valorización del filler de recuperación de plantas asfálticas para una cerámica ordinaria más sostenible
A.B. Ramos-Gavilána; M.A. Rodríguez-Estebanb; A.C. Raposeirasa; D. Movilla-Quesadab; J.I. Gómez-Domínguezb; M.N. Antón-Iglesiasb.
A.B. Ramos-Gavilána; M.A. Rodríguez-Estebanb; A.C. Raposeirasa; D. Movilla-Quesadab; J.I. Gómez-Domínguezb; M.N. Antón-Iglesiasb.
Afiliaciones: a Departamento de Ingeniería Mecánica; b Departamento de Construcción y Agronomía. Universidad de Salamanca.
La industria de la cerámica afronta grandes desafíos ambientales, como la reducción de la degradación de los ecosistemas terrestres y la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. Para minimizar la explotación de recursos naturales, este trabajo evalúa la viabilidad de fabricar cerámica ordinaria de manera más sostenible, incorporando filler de recuperación de plantas asfálticas como reemplazo parcial de las arcillas. El estudio emplea polvo mineral de árido ofítico, un residuo industrial no apto para la fabricación de mezclas bituminosas en caliente. Se analiza el efecto de un reemplazo del 40% de la arcilla en las propiedades físicas y mecánicas, en relación con la cerámica de referencia, empleando temperaturas de sinterización comprendidas entre 900 y 1190ºC.
Las probetas se conformaron por compresión en vía semiseca, con densidad en verde constante, y se cocieron con una rampa de calentamiento de 150°C/min y una meseta de 240 minutos. Se estudió la evolución de la contracción y densificación, evidenciando coalescencia de partículas desde 1050°C. Para temperaturas inferiores a 1130°C, la cerámica con filler presentó propiedades mecánicas menores, pero estructuralmente adecuadas. Por encima de este valor, la formación de nuevas fases favoreció la densificación del material, mejorando su resistencia a compresión y abrasión.
A pesar de que la adición del subproducto incrementó el cuarzo residual en todo el rango de temperaturas, lo que indica una sinterización menos eficiente y menor estabilidad térmica, mejoró la estabilidad geométrica hasta los 1170ºC, optimizando la precisión dimensional de las piezas, y redujo la liberación de volátiles.
Palabras clave: Material cerámico tradicional; Valorización de subproductos industriales; Filler de corneana; Mezclas bituminosas en caliente; Sostenibilidad; Propiedades físicas y mecánicas.
23 – Análisis de la viabilidad del empleo de polvos de menor costo en la tecnología de Binder Jetting
Asier Loresa, Naiara Azurmendi, Iñigo Agote, Irati Zurutuza, Xabier Gómez, Isaac Dávila.
Asier Loresa, Naiara Azurmendia, Iñigo Agotea, Irati Zurutuzaa, Xabier Gómeza, Isaac Dávilaa.
Afiliaciones: TECNALIA, Basque Research and Technology Alliance (BRTA).
En los últimos años, la tecnología de Binder Jetting (BJ) ha recibido una creciente atención en diversos sectores industriales debido a su capacidad para fabricar piezas con geometrías complejas y su potencial para optimizar el desarrollo de nuevos diseños funcionales. La expansión de esta tecnología podría acelerarse aún más mediante el uso de materias primas más accesibles, lo que permitiría reducir los costos de producción sin comprometer la calidad de las piezas fabricadas.
En este contexto, el presente estudio investiga la viabilidad del empleo de polvos de bajo coste en BJ. Para ello, se ha llevado a cabo una caracterización detallada de tres polvos atomizados por agua procedentes de distintos proveedores, evaluando parámetros clave como la distribución del tamaño de partículas (PSD), morfología, propiedades de empaquetamiento, índice de Hausner, índice de cohesión e intersticiales. Los resultados obtenidos se han comparado con las propiedades de un polvo atomizado por gas, considerado óptimo para la tecnología BJ. Adicionalmente, se han llevado a cabo impresiones con el polvo atomizado por agua más prometedor y se han analizado tanto las propiedades de las piezas en verde (densidad, estabilidad dimensional y resistencia mecánica) como las características de las piezas sinterizadas (densidad final, microestructura y contenido de carbono y oxígeno). Los resultados obtenidos con el polvo atomizado por agua se han comparado con los obtenidos utilizando polvo atomizado por gas.
Este estudio demuestra la viabilidad del empleo de polvos más asequibles en Binder Jetting, especialmente en aplicaciones que no requieran especificaciones extremadamente exigentes, abriendo nuevas posibilidades para la optimización de costes en la fabricación aditiva.
24 – Cristalización de compuestos intermetálicos a partir de FINEMET amorfo fabricado mediante aleado mecánico
Jesús Cintas, Raquel Astacio, Fátima Ternero, Juan Manuel Montes, Petr Urban.
Jesús Cintasa, Raquel Astacioa, Fátima Terneroa, Juan Manuel Montesa, Petr Urbana.
Afiliaciones: Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad de Sevilla.
FINEMET es un material magnético blando con estructura nanocristalina que se obtiene de forma convencional mediante un proceso de enfriamiento rápido, seguido de un tratamiento térmico. Los diferentes tipos y cantidades de los compuestos intermetálicos presentes en la fase nanocristalina juegan un papel crucial en las propiedades magnéticas del FINEMET. En este trabajo se utiliza el aleado mecánico como un método alternativo para la fabricación del FINEMET con estructura nanocristalina. Se estudia la formación de compuestos intermetálicos a partir de polvo amorfo/nanocristalino mediante granulometría laser, SEM (microscopía electrónica de barrido), TEM (microscopía electrónica de transmisión), XRD (difracción de rayos X) y DSC (calorimetría diferencial de barrido). Los resultados se comparan con el FINEMET fabricado mediante enfriamiento rápido.
Palabras clave: FINEMET, Aleado mecánico, Compuestos intermetálicos, Cristalización.
25 – Desarrollo de estructuras multimaterial para tecnologías PEMWE con bajo contenido en PGM
Villemur Tamarit, Juana; Romero Villarreal, Carlosb; Gordo Oderiz, Elenaa.
Villemur Tamarit, Juana; Romero Villarreal, Carlosb; Gordo Oderiz, Elenaa
Afiliaciones: aUniversidad Carlos III de Madrid; b Universidad Rey Juan Carlos de Madrid.
La tecnología de electrólisis de agua con membrana de intercambio de protones (PEMWE) se basa en capas porosas de transporte (PTL) para proporcionar buen transporte de masa, conductividad eléctrica y soporte mecánico. Sin embargo, la dependencia de los PGM (‘Platinum Group Metal’) plantea problemas debido a su elevado coste y a su limitada disponibilidad. Al reducir la dependencia de los PGM, este enfoque pretende desarrollar PTL rentables y sostenibles con propiedades a medida, que mejorarán la eficiencia y la escalabilidad de la tecnología PEMWE. Este estudio investiga la fabricación de PTL multimaterial, concretamente Ti/316 y Nb/316, mediante un proceso de cosinterización y su posterior nitruración. El proceso de nitruración pretende mejorar las propiedades superficiales y la resistencia a corrosión, generando fases nitruradas como recubrimiento. La investigación se centrará en el análisis de la difusión interfacial, realizando simulaciónes previas mediante el software ThermoCalc, y la formación de fases intermetálicas para garantizar la integridad mecánica y un rendimiento óptimo, mediante SEM y EDS. Se realizarán ensayos electroquímicos, principalmente polarizaciones lineales y cronoamperometrías, para evaluar la durabilidad y el comportamiento de estas estructuras, con el objeto de mejorar la eficiencia y la escalabilidad de los sistemas PEMWE. Se han obtenido estructuras multimaterial, con una interfase acorde con las simulaciones realizadas, permitiendo la obtención de estructuras con gradiente de composición que reduciría el coste del componente.
Palabras clave: Titanio, multimaterial, PEMWE, PTL, niobio, corrosión.
26 – Interconectores SOFC/SOEC: Estrategias de diseño y procesado de aleaciones FeCr
Elena de lamoa, Inés durána, Raquel Giméneza, Cristina Bergesa, Javier Hidalgoa, Roberto Campanab, Gemma Herranza.
Elena de lamoa, Inés durána, Raquel Giméneza, Cristina Bergesa, Javier Hidalgoa, Roberto Campanab, Gemma Herranza
Afiliaciones: aUniversidad de Castilla de la Mancha; b Centro Nacional del Hidrógeno.
Este estudio evalúa aleaciones innovadoras de FeCr para interconectores en pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) y celdas electrolizadoras de óxido sólido (SOEC). Utilizando Crofer22 APU como referencia, se desarrollaron nuevas aleaciones para moldeo por inyección de polvos (PIM) y fabricación aditiva por extrusión de material (MEX), buscando mejorar el rendimiento mediante rutas de procesamiento escalables y rentables. Estas aleaciones incorporan cobalto, manganeso y cobre en una matriz de Fe-30Cr mediante el enfoque de aleación maestra para optimizar la expansión térmica, la resistencia a la oxidación y la resistencia mecánica. Como prueba de concepto, se fabricaron prototipos mediante MEX para evaluar su viabilidad en la producción de interconectores complejos sin defectos. Se ajustó la formulación del feedstock para lograr una dispersión homogénea del polvo y una fluidez óptima. Además, se optimizaron parámetros de extrusión, como la temperatura, la adhesión entre capas y la densidad de relleno, para mejorar la retención de forma y reducir la porosidad. Se implementaron estrategias de eliminación en dos etapas (térmica y con disolventes) para asegurar la completa eliminación del ligante sin comprometer la estabilidad dimensional. La sinterización resultó en una densificación casi completa y una microestructura uniforme con precipitados finamente dispersos. Se evaluó el impacto de la exposición a altas temperaturas y atmósferas oxidantes/reductoras mediante caracterización microestructural y análisis de fases. Los resultados de rendimiento mecánico y funcional tras estas pruebas muestran un comportamiento prometedor en comparación con las aleaciones convencionales, destacando su potencial para aplicaciones en interconectores.
Palabras clave: Aleaciones FeCr; Interconectores SOFC/SOEC; Aleación maestra; Extrusión de materiales (MEX); Propiedades en servicio.
27 – Desafíos de la tecnología de impresión 3D por extrusión de materiales para producir aceros mesoestructurados avanzados con propiedades mejoradas
José Arteagaa, Javier Hidalgoa, Raquel Giméneza, Cristina Bergesa, Gemma Herranza.
José Arteagaa, Javier Hidalgoa, Raquel Giméneza, Cristina Bergesa, Gemma Herranza
Afiliaciones: aUniversidad de Castilla de la Mancha.
Los aceros compuestos con patrones jerárquicos a escala meso tienen el potencial de ofrecer propiedades excepcionales para componentes de ingeniería. Modificar el patrón y la composición de estos aceros permite mejorar la relación entre resistencia mecánica y tenacidad, y optimizar los mecanismos de fallo para aumentar su tolerancia al daño. Las tecnologías aditivas, especialmente la extrusión de materiales (MEX), son prometedoras para la fabricación de estos aceros. No obstante, aún existen desafíos en la impresión multimaterial de aleaciones metálicas, lo que requiere estudios exhaustivos sobre factores como la optimización de materias primas y parámetros de impresión.
Este trabajo investiga el uso de MEX basado en pellets para producir un acero multifásico, combinando aceros inoxidables 316L y 17-4PH. La ventaja del MEX basado en pellets es el uso de materias primas comunes en moldeo por inyección de metal (PIM). Se analiza cómo la distribución del tamaño de partículas y la carga sólida afectan la reología y la capacidad de impresión de las materias primas, identificando factores críticos para el proceso. Varias combinaciones de flujo, temperaturas de impresión y altura de la cama permiten definir las condiciones que producen piezas sin defectos y con buena retención de forma. Esto es fundamental para evitar tensiones térmicas que puedan causar distorsiones o defectos en las piezas. Además, se evaluará la contracción dimensional de ambos materiales en función de la carga sólida para ajustar el proceso y lograr una contracción similar en ambos aceros tras la sinterización así como la caracterización de las microestructuras resultantes.
Palabras clave: Aceros compuestos; Patrones jerárquicos; Propiedades estructurales; Tecnologías aditivas; Extrusión de materiales (MEX); Impresión multimaterial; Acero multifásico; Reología.
28 – Fabricación Aditiva y Optimización de Tratamientos Térmicos en Aleaciones de Alta Entropía Bifásicas: Mejora de Resistencia y Dureza mediante Ingeniería de Precipitados
Tobias Edtmaiera, José Manuel Torralbaa,b, Sivagnana Venkatesh Kumaranc, Juan Alberto Mezaa,b.
Tobias Edtmaiera, José Manuel Torralbaa,b, Sivagnana Venkatesh Kumaranc, Juan Alberto Mezaa,b
Afiliaciones: aFundación IMDEA Materiales; bUniversidad Carlos III de Madrid; cArcelor Mittal.
Las aleaciones de alta entropía (HEAs) han despertado un gran interés en los últimos años debido a sus microestructuras únicas y excepcionales propiedades mecánicas. Entre ellas, las HEAs bifásicas (Fase FCC+BCC) ofrecen un equilibrio prometedor entre resistencia y ductilidad, especialmente cuando sus fases están cuidadosamente ajustadas. En este estudio, se emplea la tecnología Laser Powder Bed Fusion (LPBF) para fabricar dos nuevas HEAs bifásicas con Al, derivadas de la aleación Cantor, utilizando polvos comerciales en lugar de elementos puros. Esta estrategia reduce los costos generales de desarrollo y permite el reciclaje de aleaciones comerciales, favoreciendo la sostenibilidad.
Las aleaciones se someten a tratamientos térmicos posteriores, incluyendo solubilización y envejecimiento, para dispersar finamente la fase BCC en la matriz FCC. Esto mejora la resistencia mecánica y la dureza a temperatura ambiente y en condiciones de trabajo agresivas (600-750 ºC). La caracterización microestructural se realizó mediante SEM, EDS, EBSD y TEM, mientras que las propiedades mecánicas se evaluaron con pruebas de dureza, plastometría por indentación (PIP) y micro-compresión a diferentes temperaturas.
Esta investigación integra fabricación aditiva avanzada y procesamiento térmico preciso para optimizar HEAs bifásicas. La optimización de los tratamientos térmicos permite ajustar la relación resistencia-ductilidad según la aplicación deseada, variando la dispersión de los precipitados BCC en la matriz FCC. Además, el uso de LPBF facilita la fabricación de geometrías complejas, aumentando su valor añadido. Finalmente, evaluar su comportamiento mecánico en un amplio rango de temperaturas resalta su potencial en sectores de ingeniería de alto rendimiento..
Palabras clave:
29 – Desarrollo de anisotropía en polvos de Nd-Fe-B reciclados mediante atomización con gas e hidrogenación-desproporción-desorción-recombinación(HDDR)
Diego Monzón Martína,b, Gabriela Sarrieguia,b, Pablo Ortegaa,b, Nerea Burgosa,b, José Manuel Martína,b, Valentina Zhukovac, Arkady Zhukovc.
Diego Monzón Martína,b, Gabriela Sarrieguia,b, Pablo Ortegaa,b, Nerea Burgosa,b, José Manuel Martína,b, Valentina Zhukovac, Arkady Zhukovc
Afiliaciones: aCEIT-Basque Research and Technology Alliance (BRTA); bUniversidad de Navarra, Tecnun; cDepartment of Advanced Polymers and Materials: Physics, Chemistry and Technology,University of the Basque Country.
Europa desempeña un papel clave en la producción de tecnologías verdes, donde los imanes sinterizados de Nd-Fe-B son esenciales por su excelente combinación de coercitividad y remanencia. Estos imanes se utilizan en vehículos eléctricos y turbinas eólicas, tecnologías fundamentales para que Europa alcance su objetivo de neutralidad de carbono en 2050. Por ello, su reciclaje es indispensable no solo para impulsar la transición ecológica, sino también para reducir la dependencia del mercado de tierras raras, entre ellas el neodimio, consideradas materias primas críticas. El reciclaje directo mediante atomización con gas permite producir un polvo esférico de alta calidad, reduce impurezas como el oxígeno y permite realizar un ajuste preciso de la composición. Este trabajo investiga el proceso HDDR como método para inducir anisotropía en polvos atomizados de Nd-Fe-B a partir de imanes sinterizados descartados. Se han analizado cuatro composiciones para evaluar el efecto de la adición de Ga, Nb y Ga, la sustitución del Ga por In y el contenido de Nd en las propiedades magnéticas del polvo tras el tratamiento HDDR. En la fracción 0-20 µm, el polvo atomizado, inicialmente isótropo y policristalino, se transforma en un polvo anisótropo ultrafino, lo que mejora significativamente sus propiedades magnéticas. La textura cristalográfica de las partículas se ha confirmado mediante barridos EBSD y a partir de la diferencia entre las propiedades magnéticas medidas en los ejes de fácil y difícil imanación. La atomización con gas se presenta como una alternativa viable para la producción de polvos destinados a imanes ligados anisótropos.
Palabras clave: Reciclado; Nd-Fe-B; Atomización; HDDR; Sostenibilidad; Anisotropía; Tamaño de grano
30 – 29 años del comité de normalización en Materiales sinterizados y sus Materias primas
Luis E. Garcia Cambroneroa, Jose M. Ruiz Romána.
Luis E. Garcia Cambroneroa, Jose M. Ruiz Romána
Afiliaciones: aDIGYM-ETSIME-UPM.
Con un campo de aplicación sobre los materiales sinterizados y sus materias primas, el comité de Normalizacion CTN UNE96 participa en el desarrollo de normas naciones e internacionales, estas últimas dentro del comité ISO/TC119 desde 1997. Así se han publicado normas nacionales de especificaciones o en la redacción de una norma de rugosidad para materiales sinterizados. En la actualidad, además del seguimiento de los trabajos del comité internacional, se están desarrollando diversas líneas como la Normalizacion de los SMC´s o la relación entre la microestructura y la densidad de la pieza sinterizada.
Dentro de esta última línea, los trabajos prenormativos llevados a cabo por el laboratorio de investigaciones metalográficas y Metalotecnia (LIMM) de la ETSIME-UPM aplica las técnicas de análisis de imagen para una mayor facilidad en la caracterización de las diferentes fases presentes en la microestructura de un material sinterizado. Como ejemplo, se han definido las áreas de la matriz, de la fase de magnetita y de la porosidad residual en aceros tratados al vapor. La utilización de la distribución de Weibull como herramienta estadística a una muestra de 18 imágenes permite definir un parámetro de fiabilidad de cada una de estas fases. Con ello además del valor porcentual de cada fase, el valor de fiabilidad asociado aporta información sobre la representatividad de la sección metalográfica analizada.
Palabras clave: Normalizacion; CTN UNE96, análisis de imagen, microestructura
31 – Estudio experimental y simulación numérica del proceso de atomización con gas con una unidad de atomización de escala industrial
Enrique Manuel Huerta Quiñonesa, Ernesto Urionabarrenetxeaa y Alejo Avelloa.
Enrique Manuel Huerta Quiñonesa, Ernesto Urionabarrenetxeaa y Alejo Avelloa
Afiliaciones: aCEIT-BRTA.
Los polvos metálicos atomizados con gas presentan características idóneas para ser empleados en las diversas técnicas de Fabricación Aditiva. La atomización con gas consiste en emplear un gas a elevada velocidad como medio para desintegrar un caldo metálico en finas gotas que solidifican como partículas esféricas de polvo. Si bien la experimentación en torno a la atomización con gas proporciona información muy importante sobre el proceso, la realización de simulaciones mediante programas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) permite conocer la influencia de las principales variables operacionales y geométricas del proceso en los polvos resultantes.
En este trabajo se presentan resultados experimentales de atomizaciones realizadas con una unidad de atomización de escala industrial, empleándose acero inoxidable 316L como materia prima y argón a distintas presiones de entrada. Los polvos obtenidos han corroborado que una mayor presión del gas de atomización favorece la obtención de polvos con distribuciones de tamaños de partícula más finas. El modelado numérico del flujo de gas al pasar por la tobera de expansión del atomizador y entrar en la cámara de atomización ha mostrado que un aumento de la presión de entrada conlleva consigo un aumento del consumo y de las velocidades del gas, lo cual permite la producción de polvos más finos. Además, se han realizado las primeras simulaciones computacionales multifásicas (líquido metálico y gas) de la etapa de fragmentación primaria, lo cual permitirá extraer información relevante para avanzar en el modelado de la etapa secundaria y la solidificación de las gotas en un futuro.
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Palabras clave: atomización con gas, polvos metálicos, simulaciones CFD, experimentación, modelos multifase.
32 – Estudio de la resistencia al desgaste y a la corrosión de CuNiAl reforzada con nanopartículas de CeO2
Carola Martíneza, Barbara Valverdeb, Francisco Brionesb.
Carola Martíneza, Barbara Valverdeb, Francisco Brionesb
Afiliaciones: aDepartamento de Ingeniería en Obras Civiles, Universidad de La Frontera, Chile; a Escuela de Ingeniería Mecánica, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile
Este estudio evalúa el comportamiento tribológico y electroquímico de la aleación Cu-50Ni-5Al reforzada con nanopartículas de CeO2, con el propósito de analizar su viabilidad como ánodo en celdas de combustible de carbonato fundido (MCFC). Para esto, se sintetizaron aleaciones Cu–50Ni–5Al, con y sin nanopartículas de CeO2 (1% peso) mediante aleado mecánico y Spark Plasma Sintering (SPS). La resistencia al desgaste abrasivo se determinó por prueba de rayado de carga progresiva. El comportamiento electroquímico se evaluó mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) en carbonato fundido bajo atmósfera de hidrógeno a 550 °C durante 120 h. Posteriormente, los productos de corrosión se caracterizaron mediante difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM-EDS) y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS). Los resultados indican que la incorporación de nanopartículas de CeO2 disminuye el Coeficiente de Fricción (COF) y la resistencia a la polarización mejorando el comportamiento anódico, favoreciendo la re-pasivación. .
Palabras clave: Cu-Ni-Al; MCFC; ensayo de rayado; nanopartículas CeO2.
33 – Aplicación del Small Punch Test en la caracterización mecánica de TI-6AL-4V obtenido por fabricación aditiva
José F. Moreno Ballestera, Vicente Amigó Borras a, Ángel Vicente Escudera, José R Blasco Puchadesb
Afiliaciones: a Universidad Politécnica de Valencia. Instituto de Tecnología de Materiales, Cno. de Vera, s/n, 46022 Valencia, Spain; b AIDIMME – Instituto Tecnológico Metalmecánico, Mueble, Madera, , Embalaje y Afines, C/ Benjamín Franklin, 13. (Parque Tecnológico) 46980 Paterna. Valencia, Spain.
El presente trabajo analiza la correlación entre los resultados obtenidos mediante el ensayo de micro punzonado Small Punch Test (SPT), conforme a la norma UNE-EN 10371:2022, y las propiedades mecánicas convencionales, como el límite elástico y la tensión máxima, de probetas de Ti-6Al-4V fabricadas por manufactura aditiva mediante fusión por haz de electrones (EBM). Dado el creciente interés en la fabricación aditiva para aplicaciones estructurales y biomédicas, es fundamental disponer de métodos de ensayo que permitan evaluar el comportamiento mecánico de componentes reduciendo la cantidad de material requerido y minimizando la preparación de probetas convencionales. En este estudio, se llevan a cabo ensayos SPT en muestras de Ti-6Al-4V, obteniendo parámetros característicos de carga y desplazamiento. Estos datos se comparan con los valores de tracción convencional para establecer correlaciones empíricas que permitan estimar el comportamiento mecánico del material a partir de ensayos miniatura. Los resultados muestran una buena correlación entre los parámetros del ensayo SPT y los valores de tracción, validando su aplicabilidad como herramienta para la caracterización mecánica de componentes fabricados mediante EBM.
Palabras clave: Small Punch Test, Ti-6Al-4V, fabricación aditiva, EBM, límite elástico, tensión máxima.
34 – Nuevos recubrimientos de ß-Ti obtenidos usando pulverización catódica con magnetrón para potenciar el comportamiento biomecánico y la resistencia a la corrosión de andamios e implantes dentales porosos
Conrado R.M. Afonsoa; Ernesto J. Delgado-Pujolb; Celia García-Hernándezc, Isabel Montealegre-Meléndezb; Tania Vilellad,e; Amanda Robau-Porruaf, Cristina García-Cabezónc; Eva Mª Pérez-Sorianob; Daniel Rodríguezd,e,g; Gemma Fargasd,g; Ana Alcudiah, Yadir Torresb; Juan C. Sánchez-Lópezi
Conrado R.M. Afonsoa; Ernesto J. Delgado-Pujolb; Celia García-Hernándezc, Isabel Montealegre-Meléndezb; Tania Vilellad,e; Amanda Robau-Porruaf, Cristina García-Cabezónc; Eva Mª Pérez-Sorianob; Daniel Rodríguezd,e,g; Gemma Fargasd,g; Ana Alcudiah, Yadir Torresb; Juan C. Sánchez-Lópezi
Afiliaciones:aMaterials Engineering Department (DEMa), Universidade Federal de Säo Carlos; bDepartamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Universidad de Sevilla; cDepartamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica, Universidad de Valladolid; dDepartamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universitat Politècnica de Catalunya;eDepartment of Materials Science and Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya;fDepartamento de Metalurgia, Universidad de Concepción;gCentro de Investigación en Ciencia e Ingeniería Multiescala de Barcelona, Universidad Politécnica de CataluñahDepartamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Facultad de Farmacia. Universidad de SevillaiInstituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla (ICMS)
El comportamiento biomecánico y los fenómenos de corrosión en implantes metálicos porosos pueden comprometer su éxito clínico. En este trabajo, se propone modificar la superficie de distintos biomateriales depositando una película delgada de una aleación de ß-Ti (Ti-35Nb-7Zr-5Ta) usando la técnica de pulverización catódica con impulsos de alta potencia (HiPIMS). La versatilidad de esta técnica ha permitido obtener recubrimientos finos (1-2 µm) uniformes, con una excelente adherencia, y rugosidad nanométrica sobre probetas con distinta forma y preparación: 1) discos de titanio comercialmente puro – Ti c.p. obtenidos por la técnica de espaciadores; 2) andamios de Ti c.p. y Ti-40Nb fabricados por impresión 3D: Direct Ink Writing y litografía; y 3) implantes dentales de Ti-6Al-4V fabricados por Powder Bed Fusion – Laser/Metal. La caracterización microestructural y química se realizará mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD) de bajo ángulo y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). El comportamiento biomecánico del recubrimiento se evaluará mediante nanoindentación, determinando el módulo de Young y la nano-dureza. La biofuncionalidad de la superficie se analizará mediante medidas de ángulo de contacto en suero bovino para evaluar su carácter hidrofóbico o hidrofílico. Para evaluar la resistencia a la corrosión, se realizarán ensayos electroquímicos en fluido fisiológico simulado (SBF) y saliva artificial (SA) incluyendo espectroscopía de impedancia, potencial a circuito abierto y polarización anódica. Los resultados se discutirán en términos de las potencialidades de la técnica HIPIMS para generar recubrimientos avanzados y su impacto en la mejora del apantallamiento de tensiones, resistencia a la corrosión y vida a fatiga del implante.
Palabras clave: Pulverización catódica; película delgada; titanio beta poroso; resistencia a la corrosión; andamios; implante dental.
35 – Comportamiento frente al envejecimiento de piezas obtenidas con polvo de molienda de viruta de aleación de Al 7075
Adriana Esguerra Arcea, Johanna Esguerra Arceb, Johanna Gisell Tirado Gonzálezb.
Adriana Esguerra Arcea, Johanna Esguerra Arceb, Johanna Gisell Tirado Gonzálezb
Afiliaciones: aTPMR, Ingeniería de Materiales, Universidad del Valle, Colombia; bCIMSER, Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, Colombia.
La compactación/sinterización de polvo fabricado por molienda de viruta de aleaciones de aluminio envejecibles ha demostrado ser exitosa, alcanzando durezas hasta del 100% de la pieza de la que se obtiene la viruta. Esto se explica por la formación de alúmina durante la molienda en atmósfera de aire [1]. Sin embargo, no se ha evaluado aún el comportamiento de estas piezas frente al envejecimiento. En este trabajo se fabricó polvo moliendo viruta corta de aleación Al-7075 usando una jarra de 5 litros, 1 litro de cuerpos moledores y 200 mL de viruta, a 18 rpm por 69 horas. La compactación de piezas de 0.5 pulgadas de diámetro y 7 mm de altura se llevó a cabo en una matriz de acero H13, usando 21000 libras de fuerza por 30 segundos. La sinterización se llevó a cabo en atmósfera de Ar por 1.05 horas a 630 °C. Luego se solubilizaron a 545 °C por 1.0 hora y se templaron en agua-sal. Finalmente se sometieron a envejecimiento por 0.5, 1.0, 1.5, 3.0 y 6.0 horas a 210 °C (tres probetas por cada tiempo) en atmósfera de aire (Fig. 1-a). Una vez se enfriaron se les midió la dureza y se elaboró la curva de dureza vs. tiempo. Para explicar su comportamiento se realizaron pruebas de DRX y SEM de las muestras envejecidas por 0.5, 1.5 y 6.0 h. La curva se muestra en la Fig. 1-b) y puede verse que, aunque el rango de durezas es estrecho, tiene un comportamiento típico [2].
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Palabras clave: Al-7075; envejecimiento; dureza.
36 – Nanoparticle-Enhanced Al2024 for LPBF: An Integrated Approach to Microstructure and Processing
Neyder A. Sandovala, Serhan Acikgoezb, Daniel Lichtenwaldb, Dirk Herzogb,c, Sophia A. Tsipasa.
Neyder A. Sandovala, Serhan Acikgoezb, Daniel Lichtenwaldb, Dirk Herzogb,c, Sophia A. Tsipasa.
Afiliaciones: aMaterials Science and Engineering Department, IAAB, Universidad Carlos III de Madrid; bHamburg University of Technology, Institute for Industrialization of Smart Materials, Germany; cFraunhofer Research Institution for Additive Manufacturing Technologies IAPT, Germany.
No se presenta el resumen de esta ponencia por petición de los autores.
Palabras clave: Laser Beam Profile, fluidised bed, Surface modified, LPBF.
37 – Impresión 3D de polvos de hierro obtenidos desde escorias de cobre
C. Aguilara,b, J.M. Cabrerab, P. Martina, M. Grandeb.
C. Aguilara,b, J.M. Cabrerab, P. Martina, M. Grandeb.
Afiliaciones: aDepartamento de Ingeniería Metalurgia y Materiales, Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile; bDepartamento de Ciencia e ingeniería de Materiales, Universidad Politécnica de Cataluña.
La recuperación de metales desde residuos mineros es una estrategia clave para reducir la contaminación y efectos en la crisis climática. Anualmente se producen alrededor de 20 millones de toneladas de escorias de cobre con una cantidad entre 40 a 45% de hierro. Este trabajo investiga la obtención la impresión 3D por Direct Ink Writing (DIW) de polvos de hierro obtenidos desde escorias de cobre. Se obtuvieron polvos de hierro a través de reducción, refinación y molienda con una pureza del 98.2 % una morfología irregular con un tamaño de partícula inferior a 74 µm. Los polvos de hierro fueron mezclados con una pasta polimérica para su impresión. Se utilizó una impresora PowerDIW850 con un sistema de alta presión de 850 N para la confección de las piezas. Posteriormente, las piezas impresas fueron sometidas a un tratamiento térmico de sinterización a 1100 °C durante 3 h en atmósfera de argón. Se analizaron la microestructura, densidad y propiedades mecánicas mediante técnicas de microscopía y ensayos de compresión. Los resultados mostraron una buena cohesión y consolidación de las piezas sinterizadas, con una densificación homogénea y la presencia de fases metálicas bien integradas. En los ensayos mecánicos, se obtuvo un esfuerzo de compresión de 200 MPa a la fluencia, lo que indica que los polvos recuperados pueden ser utilizados en la fabricación de componentes estructurales de baja exigencia. La densidad obtenida fue de 7.4 g/cm3.Este estudio demuestra que la combinación de recuperación de hierro desde escorias con manufactura aditiva y sinterización es una alternativa viable y sostenible, promoviendo el aprovechamiento de residuos industriales y contribuyendo al desarrollo de procesos metalúrgicos más eficientes dentro de la economía circular.
Palabras clave: Manufactura aditiva; Direct Ink Writing, Polvos Fe, Escorias de cobre.
38 – HIP como etapa de posprocesado de la superaleación base níquel Haynes® 282 procesada mediante PBF-LB. Efecto en la microestructura y propiedades mecánicas
J. Perez de Arriluzeaa, N. Ordasa, I. Iturrizaa, S. Martina, M. Ampudiab, O. Meabec, R. Perezc.
J. Perez de Arriluzeaa, N. Ordasa, I. Iturrizaa, S. Martina, M. Ampudiab, O. Meabec, R. Perezc.
Afiliaciones: aCEIT-BRTA and Tecnun (Universidad de Navarra); bAENIUM; cHIPERBARIC.
Haynes® 282 (Ni-19Cr-10Co-8,5Mo1,5Al-2,1Ti) es una superaleación de base níquel reforzada con una elevada proporción de la fase gamma-prima (γ’), desarrollada para aplicaciones estructurales y altas temperaturas de operación (650-930 °C) que requieren una elevada resistencia a la fluencia. También presenta alta resistencia a la corrosión, soldabilidad y estabilidad térmica hasta 900 °C. Estas propiedades hacen que la superaleación Haynes® 282 sea adecuada para su uso en turbinas de gas de los sectores energético y aeroespacial.
Este trabajo investiga la influencia de diferentes tratamientos térmicos de posprocesado combinados con el HIP en la evolución microestructural de la superaleación Haynes® 282 obtenida por PBF-LB y su efecto en las propiedades mecánicas a las temperaturas de operación.La microestructura y las propiedades mecánicas obtenidas con el tratamiento térmico estándar se comparan con las obtenidas combinando el HIP con el tratamiento térmico de solubilización y endurecimiento por envejecimiento en un solo paso, aprovechando las altas velocidades de enfriamiento que ofrecen las prensas HIP actuales. Se han realizado caracterizaciones XRD, SEM y EBSD para correlacionar las condiciones de los tratamientos térmicos con la microestructura desarrollada. Por un lado, se ha comparado el tamaño de grano y la textura cristalográfica de la matriz gamma (γ), y por otro lado, la naturaleza, el tamaño y la distribución de los precipitados obtenidos, tanto γ’ como carburos de tipo MC y M23C6. La combinación de tratamientos térmicos más prometedora para maximizar la resistencia y la ductilidad se ha validado mediante ensayos de tracción a alta temperatura (760 °C).
Palabras clave: Superaleación base Ni; Fabricación aditiva; PBF-LB; HIP.
39 – Fabricación de GRCop mediante Fusión Láser de Lecho de Polvo: Procesabilidad e Influencia de los Tratamientos Térmicos en su Microestructura y Propiedades Térmicas
Adrián Barbosaa, Stefano Felicionib, Angela Veigaa, Miren Aristizabala, Ernesto Urionabarrenetxeaa, Lorena Lozadaa, Andrés Sierraa, Federica Bondiolib, Nerea Ordása.
Adrián Barbosaa, Stefano Felicionib, Angela Veigaa, Miren Aristizabala, Ernesto Urionabarrenetxeaa, Lorena Lozadaa, Andrés Sierraa, Federica Bondiolib, Nerea Ordása.
Afiliaciones: aCEIT-BRTA and Tecnun (Universidad de Navarra); bDepartment of Applied Science and Technology, Politecnico di Torino, Italia.
El GRCop es una aleación de cobre endurecida por precipitación, con una composición Cu-4Cr-2Nb (% atómico), desarrollada para aplicaciones de alta temperatura que requieren alta transferencia de calor, como los motores de cohetes. En este trabajo, el polvo de GRCop se obtuvo mediante atomización con gas en Ceit, y las piezas fabricadas fueron procesadas mediante la tecnología de fusión laser de lecho de polvo (PBF-LB, por sus siglas en inglés). Posteriormente, fueron sometidas a diferentes tratamientos térmicos para lograr un equilibrio entre su alta conductividad térmica y su resistencia mecánica. Como resultado, se obtuvieron muestras densas sin defectos, como poros o islas ricas en Nb. Los tratamientos térmicos de envejecimiento realizados a temperaturas entre 400 ºC y 600 ºC promovieron la precipitación de partículas ultrafinas de Cr2Nb, responsables de incrementar significativamente su dureza de 164 HV a 260 HV. Estas partículas se identificaron mediante microscopia electrónica de barrido y de transmisión. Además, se utilizó difracción de rayos x y se midió la conductividad térmica para confirmar la disminución de Cr y Nb en solución en la matriz de Cu, debido a la precipitación de estos elementos.
Palabras clave: Aleaciones de Cu; Atomización con gas; GRCop; PBF-LB; Endurecimiento por precipitación; conductividad térmica.
40 – Andamios porosos de Ti6Al4V fabricados por Power Bed Fusion- Laser/Metal e infiltrados para potenciar su actividad terapéutica
David Feriaa; Ernesto J. Delgado-Pujola; Eva Mª Pérez-Sorianoa; Cristina Mª Arévaloa, Isabel Montealegre-Meléndeza; Antonio Periñánb; Ana Alcudiac; Yadir Torresa.
David Feriaa; Ernesto J. Delgado-Pujola; Eva Mª Pérez-Sorianoa; Cristina Mª Arévaloa, Isabel Montealegre-Meléndeza; Antonio Periñánb; Ana Alcudiac; Yadir Torresa.
Afiliaciones: aDepartamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Escuela Politécnica Superior, Universidad de Sevilla; bUnidad de Manufactura Aditiva, Centro Avanzado de Tecnologías Aeroespaciales (CATEC); cDepartamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Universidad de Sevilla
El tratamiento de patologías óseas y traumatismos sigue siendo un desafío global. La aleación Ti6Al4V es un material comúnmente empleado en implantes óseos por su resistencia mecánica y biocompatibilidad. Sin embargo, para superar los problemas que representa su elevada rigidez y la naturaleza bioinerte de esta aleación, el uso de diseños porosos y la infiltración con compuestos biofuncionales parece un enfoque novedoso y adecuado. En este estudio, se fabricaron andamios en forma de cubos mediante la técnica Powder Bed Fusion – Laser/Metal (PBF-L/M). Se evalúa el efecto de la distancia entre filamentos (0,1-0,5 mm) y de adicionar una corteza en los laterales de los andamios. Se miden las dimensiones y rugosidad de los filamentos, así como se determina la composición química e identifican las fases presentes tras la fabricación. La biofuncionalización se consiguió infiltrando los andamios con compuestos biopoliméricos cargados con nanohidroxiapatita (nHA), biovidrio (BG) y nanopartículas de plata (AgNPs). La infiltración mejoró significativamente la bioactividad, con mayor formación de apatita y menor adhesión bacteriana. En este trabajo, se caracteriza el comportamiento macro-mecánico (ensayos de compresión uniaxial) de los andamios antes y después de ser infiltrados. Los resultados experimentales se validan y comparan con simulaciones de elementos finitos, usando condiciones de carga y de contorno reales de la aplicación clínica (sustitución de tumores óseos). El análisis de los resultados se realiza en términos de la influencia de: 1) tamaño de las tramas del andamio, 2) efecto de la corteza, 3) composición química de la aleación y 4) relleno polimérico.
Palabras clave: Implantes óseos; fusión por láser; andamios biofuncionales; osteointegración; actividad antimicrobiana; modelización por elementos finitos..
41 – Enhancing Implant Performance: A Synergistic Approach with Porous Titanium and Biodegradable Polymeric Coatings
Guillermo Martíneza, Ernesto J. Delgado-Pujolb, David Casadoa,c, Mario Balbuenab, David Rodríguez-Lucenaa, Manuel De-Miguelc, Luisa Marleny Rodríguez-Albelob, Juan Vázquezd, Eloisa Pajueloe, Belén Beginesa, Yadir Torresb, Ana Alcudiaa.
Guillermo Martíneza, Ernesto J. Delgado-Pujolb, David Casadoa,c, Mario Balbuenab, David Rodríguez-Lucenaa, Manuel De-Miguelc, Luisa Marleny Rodríguez-Albelob, Juan Vázquezd, Eloisa Pajueloe, Belén Beginesa, Yadir Torresb, Ana Alcudiaa.
Afiliaciones: aDepartamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Universidad de Sevilla; b2 Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Universidad de Sevilla; cDepartamento Citología e Histología Normal y Patológica, Universidad de Sevilla; dDepartamento de Química Orgánica, Universidad de Sevilla; eDepartamento de Microbiología y Parasitología, Universidad de Sevilla.
This study presents a novel approach to improving implant performance by integrating porous titanium (Ti) substrates with biodegradable polymeric coatings. The porous Ti substrates, fabricated using space-holder techniques, are designed to reduce the stiffness mismatch between Ti (~110 GPa) and cortical bone (20–25 GPa), facilitating bone ingrowth and optimizing tribomechanical properties. To complement this, crosslinked acrylate-based polymeric coatings were developed to mitigate bacterial adhesion and promote osseointegration. A reduction-sensitive diacrylate crosslinker containing disulfide bonds was synthesized, enabling the production of tunable poly(acrylic acid) and polyacrylamide hydrogels at various crosslinker concentrations. Antibacterial testing demonstrated the efficacy of these materials against Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus, while in vitro and in vivo evaluations using CCL-1 mouse fibroblast cells and Caenorhabditis elegans confirmed their viability and low toxicity. This integrated system demonstrates significant potential to advance implant technologies for bone tumor replacement by addressing both mechanical compatibility and biofunctional requirements in a synergistic manner.
Palabras clave: Antibacterial Hydrogels; Biodegradable; Coating; Disulfide crosslinking; Hydroxyapatite; Osseointegration; Polymer; Porous Titanium Substrates.
42 – Permanent magnets fabrication by additive manufacturing: experimental and simulation
J. Dazaa, A. Wedernia, J. Saurinaa, L. Montoroa, J.J. Suñola.
J. Dazaa, A. Wedernia, J. Saurinaa, L. Montoroa, J.J. Suñola.
Afiliaciones: aUniversitat de Girona.
The manufacturing process of permanent magnets involves the need for the alignment of the magnetic moments. In the case of additive manufacturing, this alignment must occur during the manufacturing process. For this reason, the application of an external magnetic field is necessary. In this work, experimental results of permanent magnet composites from precursors in powder form (recycled and non-recycled) are presented. The main objective is to verify the feasibility of producing permanent magnets and their compounds using additive manufacturing techniques, as well as the control and optimization of the applied external magnetic field.
The composites have been produced by stereolithography using a magnet to produce the external magnetic field. The magnetization of the material and the increase in magnetization as the percentage of magnetic material increases are observed. Furthermore, simulations of the processing and the thermal and magnetic response have been carried out. An adequate design allows for the optimization of the functional response.
Palabras clave: Magnetic particles, permanent magnet, additive manufacturing, simulation, stereolithography.
43 – Estimating Dual-Phase-Lag Times in Aggregate Porous Materials with Nonuniform Internal Structures
A. Massaguera, E. Massaguera, J.J. Suñola.
A. Massaguera, E. Massaguera, J.J. Suñola.
Afiliaciones: aUniversitat de Girona.
When working with porous non-Fourier heat conduction materials under the dual-phase-lag model, it becomes necessary to find out the values of the relaxation (τ_q) and thermalization (τ_T) times. In this article, we propose an experimental method to obtain these lagging times for powdered metallic alloys and aggregated carbon nanotubes (CNTs). The method, which can be used for any other material, consists of applying a transient heat pulse at one side of the specimen while registering the temperature-time curves at multiple points along it. The remaining faces of the specimen are thermally isolated.
Then, an analytical model incorporating these boundary conditions is executed iteratively, varying the lagging times, to minimize the difference between the experimental and theoretical curves. Finally, the best fitting curve gives the best combination of τ_q and τ_T values. We also present the evolution of the lagging values along the specimen’s thickness in aggregated porous media.
Palabras clave: Dual phase lag, modelling, heat transfer, porous media, powdered alloys, carbon nanotubes.
45 – Caracterización mecánica de la aleación pulvimetalúrgica Ti-25Nb-6.5Zr (at%) densa y porosa
Marta Muñoz Domingoa, Mariana Correa Rossib, Ángel Vicente Escudera, Vicente Amigó Borrása.
Marta Muñoz Domingoa, Mariana Correa Rossib, Ángel Vicente Escudera, Vicente Amigó Borrása.
Afiliaciones: aUniversitat Politècnica de València, Instituto Universitario de Tecnología de Materiales; bMaterials Engineering Department (DEMa), Universidade Federal de São Carlos, Brasil.
El desarrollo de aleaciones beta para diferentes aplicaciones está tomando interés en esta última década y una de las aleaciones prometedoras es la Ti-25Nb-6.5Zr (at%). En este trabajo se obtienen productos densos y con porosidad mediante el método de espaciadores por compactación y sinterización de polvos elementales. Las muestras se caracterizan mediante ensayos de flexión, tracción y micropunzonado y en el caso de los porosos mediante compresión. La resistencia máxima a tracción, alrededor de los 850 MPa, hacen de esta aleación una interesante candidata en aplicaciones estructurales.Palabras clave: Propiedades mecánicas; micropunzonado; Titanio; Ti-25Nb-6.5Zr; aleación porosa.
46 – Influencia de aditivos orgánicos como ligantes y plastificantes del proceso de impresión 3D de piezas procedentes de residuos industriales y de construcción
José Carlos Rebollo-Alburquerquea, Sofía Margarita López-Baptistaa, María Natividad Antón Iglesiasa.
José Carlos Rebollo-Alburquerquea, Sofía Margarita López-Baptistaa, María Natividad Antón Iglesiasa.
Afiliaciones: aÁrea de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica. Departamento de Construcción y Agronomía. Universidad de Salamanca.
Ante el aumento de las exigencias industriales, buscando la creación de diseños cada vez más complejos, la fabricación aditiva se ha consolidado como una de las grandes alternativas a métodos tradicionales. Esta se puede combinar con el aprovechamiento de residuos para lograr circularidad en los procesos, pudiendo enfocarse además al ámbito local. Uno de los principales residuos generados, tanto actualmente como a nivel histórico, son los residuos de Construcción y Demolición (RCD), siendo residuos voluminosos creados por una industria de gran asentamiento en nuestro país. El presente trabajo busca el aprovechamiento combinado de estos con residuos industriales de difícil aprovechamiento, así como la utilización de residuos orgánicos a modo de plastificantes para facilitar el proceso de impresión. Se han estudiado las condiciones idóneas de impresión, atendiendo tanto a las propiedades de la masa como a parámetros de impresión. Se analizó el uso de diferentes ligantes, así como distintos niveles de humedad de la masa y se optimizaron los parámetros de trazado, velocidad de extrusión, de movimiento y grosor de capa en el proceso de impresión. Finalmente se traza la curva de sinterabilidad de la composición, comparándose con aquella obtenida mediante moldeo. Se ha logrado la impresión de piezas de pequeño tamaño a velocidades superiores a 15 mm/s, constituidas únicamente por residuos de diversas fuentes (RCD, residuos industriales y residuos hortofrutícolas), así como la determinación de la temperatura óptima de sinterización.Palabras clave: Reciclaje; cerámicos; impresión 3D; materia orgánica.
47 – Formación de solución sólida en el sistema Ti-Si-C mediante reacción de síntesis autopropagante activada mecánicamente
Mariia Savyaka, Alex Melnickb, Olexandr Shyrokova, Vicente Amigóc.
Mariia Savyaka, Alex Melnickb, Olexandr Shyrokova, Vicente Amigóc.
Afiliaciones: aFrantsevich Institute for Problems of Materials Science (IPMS) Kyiv, UkrainebG. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, UkrainecInstituto Universitario de Tecnología de Materiales, Universitat Politècnica de València.
Las fases MAX son ligeras, elásticamente rígidas, buenos conductores térmicos y resistentes a la oxidación y al ataque químico a altas temperaturas como los carburos y nitruros cerámicos, mientras que son blandas, fácilmente mecanizables, resistentes al choque térmico y tolerantes al daño como los metales. Este comportamiento singular está vinculado a su estructura cristalina: el enlace M-X tiene un carácter covalente/iónico mixto, mientras que el enlace M-A es metálico. Los materiales de las fases MAX se pueden fabricar mediante numerosos métodos, incluidos el prensado en caliente (HP), el prensado isostático en caliente (HIP), la sinterización sin presión (PS), la colada por barbotina o las técnicas de película fina y la síntesis autopropagante a alta temperatura. Sin embargo, estos métodos no se pueden utilizar para obtener un polvo nanoestructurado que se pueda utilizar para obtener MXene y nanocompuestos de MXene. Beneficiándose de la combinación de conductividad metálica y comportamiento hidrófilo, los MXenes han demostrado su potencial en una amplia gama de aplicaciones, como el almacenamiento de energía electroquímica, incluidas baterías y supercondensadores, aplicaciones biomédicas, sensores, blindaje electromagnético, aplicaciones termoeléctricas y de eliminación de tóxicos. Proponemos utilizar la molienda de alta energía en un molino planetario para la síntesis de polvos nanoestructurados de las fases MAX Ti3SiC2. Al moler la mezcla de polvos 3Ti-Si-2C+1%Si durante 38 minutos con una relación de bolas a polvo de 1:4 obtuvimos un material compuesto con una composición de 75% en masa de Ti3SiC2+20% en masa de TiC+5% en masa de TiSi2. Después de moler la mezcla de polvos Ti-Si-C encontramos la formación de soluciones sólidas de sustitución de titanio por silicio, lo que provoca la aparición de defectos de empaquetamiento y promueve la reacción de síntesis autopropagante inducida mecánicamente en el sistema Ti-Si-C, después de lo cual se forman las fases Ti3SiC2+TiC+TiSi2. El modelado termodinámico de una solución sólida de silicio en titanio mostró que una solución sólida sustitutiva de átomos de titanio por silicio condujo a una disminución tanto de la energía de la solución como del parámetro reticular. Las soluciones sólidas sustitutivas son energéticamente estables. Como el valor de energía de Gibbs para los compuestos Ti5Si3 y TiSi2 se encuentra por debajo de la curva de solución, es posible la transformación de la solución en intermetálica.Palabras clave: Ti-Si-C; síntesis autopropagante activada mecánicamente; siliciuros de titanio; difracción de rayos X.
48 – Síntesis y caracterización de espumas de aleación de alta entropía TiNbTaZrSn para aplicaciones biomédicas
C. Aguilara.
C. Aguilara.
Afiliaciones: aDepartamento de Ingeniería Metalurgia y Materiales, Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile.
Este estudio tiene como objetivo la síntesis y caracterización de espumas de aleación de alta entropía Ti-30Nb-10Ta-10Zr-10Sn (at.%) producidas mediante aleado mecánico de alta energía y posterior sinterización. El análisis por difracción de rayos X confirmó la formación de una estructura cúbica centrada en las caras (fcc) de fase única después de 30 h de molienda, con una cuantificación del 100 % de la fase fcc. Tiempos de molienda prolongados (>100 h) provocaron una ligera segregación de Sn, que posteriormente se volvió a disolver en la solución sólida, demostrando un proceso dinámico de estabilización. El refinamiento microestructural fue evidente por la reducción en el tamaño de cristalita y el aumento de la microdeformación, confirmando una deformación plástica severa. Las espumas de HEA sintetizadas, con porosidades entre 30 % y 60 %, mostraron una reducción sistemática en el módulo de Young, disminuyendo de 104 GPa en la HEA masiva a 11 GPa en las espumas con 50 % de porosidad. En comparación con espumas a base de Ti, las espumas de HEA presentaron mayor rigidez a niveles equivalentes de porosidad, lo que se atribuye a la presencia de elementos refractarios (Nb, Ta, Zr). Los modelos de Gibson-Ashby y Nielsen fueron los que mejor se ajustaron para predecir el módulo de Young en función de la porosidad. Estos hallazgos resaltan el potencial de las espumas HEA de Ti-30Nb-10Ta-10Zr-10Sn como implantes biomédicos, con futuras investigaciones enfocadas en la evaluación de biocompatibilidad y la optimización de la sinterización para mejorar el rendimiento mecánico.Palabras clave: Aleaciones de alta entropia; modulo de Young; molienda; difracción de rayos X.
49 – Comparación mediante el ensayo brasileño del comportamiento mecánico de Materiales Arcillosos y RCDs con adiciones de residuos de aerogenerador
María Natividad Antón Iglesiasa, Claudia Álvarez Gonzáleza, Roberto Domínguez Domíngueza y José Carlos Rebollo-Alburquerquea.
María Natividad Antón Iglesiasa, Claudia Álvarez Gonzáleza, Roberto Domínguez Domíngueza y José Carlos Rebollo-Alburquerquea.
Afiliaciones: aÁrea de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica. Departamento de Construcción y Agronomía. Universidad de Salamanca
El ensayo brasileño es una técnica muy empleada para evaluar la resistencia a la tracción de materiales, especialmente en el ámbito de la ingeniería civil. En este contexto, se ha investigado el comportamiento mecánico de diversos materiales arcillosos y residuos de construcción y demolición (RCDs) mediante este tipo de ensayo, incorporando además residuos de palas de aerogeneradores (RAG). Se evaluó también la influencia de diferentes tamaños de partícula de los RCDs. Dada la gran cantidad de combinaciones posibles, se estableció una proporción del 30% de RAG para ambos tipos de materiales base. Para la preparación de las muestras, se emplearon métodos de moldeo y compactación uniaxial, seguidos de una sinterización a temperaturas entre 1140 y 1160 ºC. Los materiales arcillosos seleccionados provienen de la región de Zamora, al igual que los RCDs utilizados. Los resultados obtenidos fueron prometedores, evidenciando un refuerzo de la fibra procedente del RAG en los materiales arcillosos, lo que se traduce en una mejora de su resistencia a la tracción. En contraste, la influencia de la fibra en los RCDs fue menos favorable, especialmente a medida que aumentaba el tamaño de partícula. Adicionalmente, se realizó una mezcla ternaria que combinó arcilla, RCDs y RAG, lo que mejoró las propiedades de la mezcla binaria de RCDs con RAG..Palabras clave: Reciclaje; cerámicos; arcillas, residuos de construcción y demolición; residuos de palas de aerogeneradores.
50 – Influencia de la temperatura en la oxidación a elevadas temperaturas de la aleación beta Ti-35Nb-6Mo pulvimetalúrgica
Autores: Ángel Vicente Escudera, Mariana Correa Rossib, Francisco Segovia Lópeza, Elizaveta Klyatskinaa, Vicente Amigó Borrása.
María Natividad Antón Iglesiasa, Claudia Álvarez Gonzáleza, Roberto Domínguez Domíngueza y José Carlos Rebollo-Alburquerquea.
Afiliaciones: aInstituto Universitario de Tecnología de Materiales, Universitat Politècnica de València; bMaterials Engineering Department (DEMa), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Brazil
Las aleaciones β-Ti pueden presentar una excelente alternativa por sus excelentes propiedades y debido a la introducción de elementos refractarios como el niobio o el molibdeno puede esperarse una mayor resistencia a la oxidación. Entre las aleaciones β-Ti destacan las familias de Ti-Nb y Ti-Mo, por lo que en este trabajo se obtendrá mediante compactación y sinterización de polvos elementales muestras de la aleación Ti 35Nb-6Mo. Se determina su resistencia frente a la oxidación a diferentes temperaturas (600, 700 y 800C) y tiempos de permanencia hasta las 72 horas, mediante su diferencia de pesada y se evaluará el espesor de la capa de óxido mediante su preparación con Focus Ion Beam (FIB) el aspecto de los óxidos mediante microscopía electrónica de barrido y su rugosidad mediante perfilometría de luz blanca. Los resultados muestran que la temperatura de exposición es el factor más determinante en la resistencia frente a la oxidación y que esta influye significativamente en el tamaño de los cristales y en el espesor de la capa de óxido que se forma. El aumento de la temperatura está relacionado directamente con la rugosidad de las muestras y esta a su vez con la mojabilidad..Palabras clave: Beta titanio; Ti-35Nb-6Mo; oxidación; perfilometría; corte por cañón de galio; microscopía electrónica de barrido.
51 – Investigación de la sinterización por microondas de cerámicas (K,Na)NbO3 activadas mecánicamente
Ashley Bonillaa, Alina Iuliana Prunaa, Rut Benaventea, María Dolores Salvadora, David Busquetsa, Adolfo Fernándezb, Luís Antonio Díazb, Daniel Fernándezb, Amparo Borrella
Ashley Bonillaa, Alina Iuliana Prunaa, Rut Benaventea, María Dolores Salvadora, David Busquetsa, Adolfo Fernándezb, Luís Antonio Díazb, Daniel Fernándezb, Amparo Borrella
Afiliaciones: a Instituto Universitario de Investigación en Tecnología de Materiales (IUITM), Universitat Politècnica de València; b Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN-CSIC), Universidad de Oviedo.
La fácil volatilización de metales alcalinos durante los pasos de síntesis de los polvos y la sinterización es un inconveniente bien conocido de las cerámicas sin plomo (K, Na)NbO3 (KNN). La sinterización por microondas puede ser beneficiosa para la sinterización de KNN gracias a la baja temperatura y la corta duración involucrada. En este trabajo, la mezcla estequiométrica se ha homogeneizado por molienda de bolas, se ha calcinado por horno convencional y se ha compactado isostáticamente antes de ser sinterizada por microondas. Las propiedades de las cerámicas KNN obtenidas se analizaron con la temperatura y la duración de la sinterización por microondas, empleando el método de Arquímedes, la difractometría de rayos X (DRX), la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDS). Los resultados obtenidos muestran que el método de sinterización por microondas es un método prometedor para obtener cerámicas KNN donde sus propiedades podrían adaptarse mediante un ajuste cuidadoso de las condiciones empleadas.
Esta comunicación es parte del proyecto de I+D+i / ayuda PID2021-128548OB-C21&C22, financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033. También agradecen a la Generalitat Valenciana por la ayuda CIGRIS/2022/077.
Palabras clave:
52 – Atomización de polvo metálico y cerámico mediante plasma de microondas
Alberto Ruiz Rodrígueza
Alberto Ruiz Rodrígueza
Afiliaciones: Eurecat Centro Tecnológico.
El presente trabajo describe el desarrollo de un sistema de esferoidización de polvo mediante plasma generado por microondas. Este sistema es una evolución de la atomización por plasma, que a su vez es una evolución de la atomización por gas. Se han llevado a cabo pruebas con diferentes materiales con el objetivo de verificar las envolventes de trabajo del equipo y de los efectos sobre cada material. Los datos recopilados sirven para un trabajo de optimización del equipo que se realizará posteriormente. Esta optimización prevé aumentar sus capacidades con respecto a las que se exponen en este trabajo, que es una exploración previa. Se ha trabajado con materiales como el carburo de wolframio, con titanio, cobre y aluminio principalmente. Los resultados son prometedores y ya permiten ofrecer la atomización con plasma de microondas como acondicionador de material en polvo fuera de uso o de material con características geométricas muy heterogéneas.
Palabras clave: Plasma, microondas, atomización, esferoidización, reutilización de materiales, acondicionamiento de polvo, carburo de wolframio, titanio, aluminio, cobre, circularidad, eficiencia energética.
53 – Microestructura y propiedades mecánicas del acero ferrítico-martensítico G91 procesado por SPS
David Barbasa; Wiktoria Krzyżaniakb; Dariusz Garbiecb; José Manuel Torralbaa; Paula Alvaredoa; Mónica Camposa
David Barbasa; Wiktoria Krzyżaniakb; Dariusz Garbiecb; José Manuel Torralbaa; Paula Alvaredoa; Mónica Camposa
Afiliaciones: aUniversidad Carlos III de Madrid, ROR: https://ror.org/03ths8210; | a Łukasiewicz Research Network – Poznań Institute of Technology. ROR: https://ror.org/03pw76589, Polonia.
El acero ferrítico-martensítico (FM) G91 (9Cr-1Mo-V-Nb) es un material de gran interés para los reactores nucleares de próxima generación y las plantas de energía, gracias a su excelente resistencia a la fluencia térmica, su estabilidad térmica, su resistencia a la irradiación, buenas propiedades mecánicas a temperatura ambiente y su buena soldabilidad. Estas características lo convierten en una opción ideal para aplicaciones en reactores y componentes operando a temperaturas de hasta 620 °C.
Los métodos convencionales, como la forja, requieren tratamientos térmicos extensos, los cuales precisan un alto consumo de tiempo y energía. En este contexto, rutas de procesado alternativas como SPS (Spark Plasma Sintering), permiten una rápida densificación y un mayor control de la microestructura empleando polvos prealeados. Mediante FAST-SPS se puede obtener un crecimiento de grano mínimo y bajos valores de porosidad, factores clave en las propiedades mecánicas.
En esta investigación se procesó polvo prealeado de G91 mediante SPS. Con el fin de conseguir la microestructura óptima, se modificaron variables como la temperatura, la velocidad de calentamiento, la presión y el tiempo de mantenimiento para evaluar el impacto en las propiedades mecánicas. Se llevó a cabo una caracterización microestructural a través de diversas técnicas avanzadas, junto con un análisis detallado de las propiedades mecánicas resultantes. En comparación con el P91 forjado, el acero procesado por SPS alcanza una dureza significativamente alta.
Palabras clave: Acero ferrítico-martensítico G91, SPS, microestructura, mecanismos de endurecimiento, sinterización.
54 – Baterías del futuro: desafíos y sostenibilidad en electrolitos de estado sólido
Ashley Bonillaa, Andrés Mormeneoa, Rut Benaventea, Amparo Borrella
Ashley Bonillaa, Andrés Mormeneoa, Rut Benaventea, Amparo Borrella
Afiliaciones: aInstituto Universitario de Tecnología de Materiales (IUTM), Universidad Politécnica de Valencia.
La creciente demanda de productos eléctricos ha creado una ardua competencia en el sector tecnológico, notablemente en la industria automotriz con nuevos modelos que emplean motores eléctricos, aumentando la necesidad de utilizar nuevas baterías que prolonguen la autonomía de estos vehículos y estén alineados con las políticas de sostenibilidad de la Unión Europea. Esto crea nuevos campos de interés científico para la producción de electrolitos de estado sólido para las baterías. Para ello es necesario estudiar cómo la composición de estos materiales novedosos puede mejorar la conductividad iónica al igual que los procesos de fabricación, los cuales influyen directamente en las propiedades finales de las piezas. La volatilidad del Li, por ejemplo, ha sido uno de los mayores retos en la fabricación de baterías basadas en este elemento durante el proceso de sinterización, debido a que se requieren temperaturas superiores a 1000 °C durante tiempos prolongados (> 24 h) para su producción. Por este motivo, en este trabajo se seleccionó la composición del Al-LLZO para obtener piezas sinterizadas a temperaturas inferiores a las convencionales (<1000 °C) utilizando métodos de sinterización no convencional, reduciendo tanto la temperatura como el tiempo de sinterización. Los resultados muestran que es posible emplear métodos de sinterización alternativos para la obtención de piezas altamente competitivas en el mercado actual.
Palabras clave: Al-LLZO, Solid-state battery, Microwave, Cold Sintering Process.
55 – Proceso de Oxidación Sostenible de Polvo de Hierro: Formación de Maghemita superficial en polvo de Fe para aplicaciones como SMCs
Lucia García de la Cruza, Pere Calopa Sanahujaa, Elena Segura Morenoa, Paula Alvaredoa, Mónica Camposa
Lucia García de la Cruza, Pere Calopa Sanahujaa, Elena Segura Morenoa, Paula Alvaredoa, Mónica Camposa
Afiliaciones: aUniversidad Carlos III de Madrid.
La metalurgia de polvos ofrece múltiples posibilidades para fabricar componentes magnéticos blandos con geometrías complejas y propiedades optimizadas, desde la compactación y curado más convencional, hasta técnicas de manufactura aditiva. Un desafío clave en el desarrollo de Soft Magnetic Composites (SMCs) es la reducción de las pérdidas por corrientes parásitas a altas frecuencias, las cuales afectan su rendimiento. Para mitigar este problema, es fundamental aumentar la resistividad eléctrica del material, y una estrategia efectiva es la aplicación de recubrimientos aislantes. Entre las diversas opciones de recubrimiento, la formación controlada de maghemita (γ-Fe₂O₃) en la superficie de partículas de hierro mediante un método de oxidación simple y sostenible representa una solución prometedora. La maghemita, al ser un óxido con alta resistividad eléctrica, permite reducir la conducción de corrientes parásitas entre partículas sin comprometer las propiedades magnéticas del material. Comparado con otros métodos de recubrimiento, como el uso de fosfatos o sol-gel, la oxidación directa del polvo de Fe es un proceso más accesible, con menor impacto ambiental y sin la necesidad de aditivos químicos complejos. Además, evita alteraciones significativas en la morfología de las partículas, lo que facilita su posterior procesamiento. Este enfoque sostenible no solo optimiza las propiedades eléctricas y magnéticas de los SMCs, sino que también simplifica la producción industrial, haciéndolo una alternativa viable para aplicaciones en motores eléctricos, transformadores y dispositivos electrónicos de alta frecuencia.
Palabras clave: SMCs; óxido de Fe, g-Fe2O3.
56 – Atomización Centrífuga y Caracterización de Aleaciones Amorfos Fe-Si-B-Cr-C
Sasha A. Cegarraa, Hector Maicasa and Jordi Pijuanb
Sasha A. Cegarraa, Hector Maicasa and Jordi Pijuanb
Afiliaciones: aEurecat, Centre Tecnol.gic de Catalunya; bDepartament d’Enginyeria Industrial i de l’ Edificacio, Universitat de Lleida.
El proceso de atomización centrífuga es un método de solidificación rápida que logra altas tasas de enfriamiento. Aunque esta técnica se emplea generalmente para producir polvos metálicos comunes, su uso para la producción de polvos amorfos no ha sido ampliamente explorado, a pesar de su ventaja de generar partículas casi esféricas perfectas, lo cual facilita la posterior consolidación del polvo. En este estudio, se presenta la caracterización de la aleación Fe87.37Si6.94B2.49Cr2.46C0.75 (en % peso) producida mediante atomización centrífuga. Las fracciones amorfas de los polvos fueron cuantificadas mediante DSC, y se realizaron caracterizaciones adicionales utilizando microscopía óptica, SEM y XRD. Se observó que las fracciones amorfas alcanzaron hasta un 60% para partículas entre 75-45 um y un 76% para partículas de menos de 45 μm. Las tasas de enfriamiento iniciales estimadas fueron de aproximadamente 105 K/s para esta aleación..
Palabras clave: Atomización centrífuga; vidrios metálicos; tasa de enfriamiento; fracción amorfa; aleación amorfa.
57 – Grain size effect on high-temperature mechanical behavior of ultrafine-grained refractory high-entropy alloys
Pablo Martin Saint-Laurencea, Jairo Alberto Muñozb, Begoña Ferraric, Antonio Javier Sánchez-Herenciac, José María Cabrerab
Pablo Martin Saint-Laurencea, Jairo Alberto Muñozb, Begoña Ferraric, Antonio Javier Sánchez-Herenciac, José María Cabrerab
Afiliaciones: aDepartamento de Ingeniería Metalúrgica y Materiales, Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile;
Refractory high-entropy alloys (RHEAs) fabricated by powder metallurgy routes have exhibited outstanding high-temperature mechanical performance, due to the combination of ultrafine microstructures, homogeneously dispersed hard phases, and elevated interstitial elements content. The present study investigates how a heat treatment can enhance the mechanical performance of an AlCr0.3FeMoNbTiV2 RHEA prepared by mechanical alloying followed by spark plasma sintering, aiming to understand its effect on the competition of the deformation mechanisms. Both as-sintered and heat-treated samples exhibited a microstructure containing a main bcc phase, Nb,Ti-rich carbides, Fe,Nb-rich Laves phases, and Al2O3. The average grain size of the bcc phase increased from 0.3 µm to 1.5 µm after 16 h at 1350 °C. In compression tests at 1000 °C and 0.001 s-1 of strain rate, the as-sintered sample exhibited a peak stress of 290 MPa, that increased in the heat-treated sample up to almost 800 MPa. The flow behavior and the microstructural evidence of the as-deformed samples suggest that the enhanced mechanical behavior could have been explained through a change in the controlling deformation mechanism, from grain boundary sliding in the as-sintered sample, to dislocation glide and climbing in the heat treated one.
Palabras clave: High-entropy alloys; Refractory alloys; Mechanical behavior; Ultrafine-grained materials; Complex concentrated alloys; Hot deformation.
58 – Microestructura y comportamiento mecánico de aceros ferríticos ODS basados en Zr procesados por diferentes rutas pulvimetalúrgicas
Teresa Legueya, Vanessa de Castroa, Moisés Oñoroa y María A. Augera.
Teresa Legueya, Vanessa de Castroa, Moisés Oñoroa y María A. Augera.
Afiliaciones: aDepartamento de Física, Universidad Carlos III de Madrid.
Los aceros ferríticos de activación reducida reforzados por dispersión de óxidos (ODS) se consideran uno de los materiales más prometedores para aplicaciones estructurales en el interior de la vasija de los reactores de fusión, aunque todavía es necesario optimizar sus procesos de fabricación y las propiedades resultantes. En este trabajo, se ha investigado el impacto de diferentes rutas pulvimetalúrgicas en la microestructura final y el comportamiento mecánico de un acero ODS con composición nominal Fe14Cr-2W-0.3Zr-0.24Y (en % en peso). Partiendo de polvos atomizados pre-aleados, se ha intentado favorecer la precipitación de nanopartículas de óxido en la matriz del acero a través de tres rutas diferentes: oxidación controlada de las partículas de polvo, aleación mecánica convencional y oxidación seguida de aleación mecánica. Posteriormente, los tres materiales se han consolidado mediante prensado isostático en caliente y se les ha realizado el mismo tratamiento termo-mecánico mediante laminado en caliente a todos ellos. Su microestructura ha sido caracterizada mediante microscopía electrónica de barrido y de transmisión, con énfasis en la identificación y el análisis de fases secundarias y nanoprecipitados presentes. También se ha investigado el comportamiento a tracción en función de la temperatura y la microdureza. Estos resultados proporcionan una comparación detallada de los efectos de las diferentes rutas de oxidación y aleación mecánica en la distribución de nanoprecipitados y su influencia en la microestructura y las propiedades mecánicas resultantes.
Palabras clave: Materiales nucleares avanzados; aceros ODS; reactores de fusión; vías pulvimetalúrgicas; aleación mecánica; oxidación; SEM; TEM.
59 – Mejora de las propiedades mecánicas de recubrimientos de Ti con nanoplaquetas de grafeno depositados mediante el proceso de proyección fría
Edwin Torres Diaza, Alessio Silvelloa, Irene Garcia Canoa.
Edwin Torres Diaza, Alessio Silvelloa, Irene Garcia Canoa.
Afiliaciones: aCPT – Centro de Proyección Térmica- Universitat de Barcelona.
El uso de nanoplaquetas de grafeno (GNPs) como refuerzo en recubrimientos de Ti ha surgido como una solución prometedora para mejorar sus propiedades mecánicas y tribológicas. En este estudio, se fabricaron recubrimientos de Ti reforzado con GNPs (Ti-GNPs) mediante la técnica de proyección fría (Cold Spray), evitando la degradación térmica del material. Se incorporó un 0,5% en peso de GNPs en polvo de Ti de grado 1 y se aplicaron tratamientos térmicos a 700 °C y 1000 °C para mejorar la cohesión del material compuesto.
El análisis microestructural confirmó la integración exitosa de los GNPs y las pruebas mecánicas y tribológicas, evidenciaron mejoras significativas en los recubrimientos Ti-GNPs. El tratamiento térmico a 1000 °C aumentó la resistencia a la tracción hasta 539,45 MPa y la dureza hasta 264 HV, representando un incremento del 28% en comparación con el Ti puro. Además, las pruebas de desgaste mostraron una reducción del 25% en el coeficiente de fricción, atribuido al efecto lubricante del grafeno.
Estos resultados demuestran que los recubrimientos Ti-GNPs ofrecen un rendimiento mecánico y una resistencia al desgaste superiores, con potencial para aplicaciones industriales en entornos extremos. La combinación de la técnica de proyección fría con tratamientos térmicos optimizados permite desarrollar materiales avanzados con propiedades mejoradas.
Palabras clave: Nanoplaquetas de grafeno; recubrimientos de Ti; proyección fría; propiedades mecánicas; tratamientos térmicos; microestructura; desgaste; tribología.
60 – Feedstock Coloidal para la Fabricación Aditiva de componentes WC-Ni
B. Ferraria, C. Chiricoa, A.J. Sanchez-Herenciaa.
B. Ferraria, C. Chiricoa, A.J. Sanchez-Herenciaa.
Afiliaciones: aInstituto de Cerámica y Vidrio, CSIC, Madrid.
La fabricación aditiva (FA) en pulvimetalurgia facilita el diseño de formas complejas reduciendo el consumo de materias primas, especialmente relevante con el uso de materiales estratégicos. Mientras que el procesamiento coloidal reduce en gran medida el riesgo en la manipulación de materiales peligrosos, como las nanopartículas de Ni. El mezclado en húmedo reduce los riesgos de inhalación y permeación al contacto con el operador, ventaja determinante al establecer un protocolo sostenible y seguro en la fabricación de feedstock para FA. Desde el punto de vista científico, la alta homogeneidad que proporciona la mezcla coloidal al usar polvos nanométricos es una ventaja evidente en términos de sinterización. La definición del equilibrio coloidal de las partículas en suspensión, permite diseñar con mayor precisión las microestructuras de los materiales sinterizados, y definir etapas críticas del proceso. Este trabajo aborda el desafío de fabricar feedstock coloidal de WC-Ni para la impresión por filamento fundido (FFF) de componentes ligeros de WC-Ni. La fabricación de filamentos sinterizables plantea el desafío de diseñar la formulación de un compuesto triple, metal-cerámica-polímero, con suficiente contenido en polvo inorgánico (WC y Ni) como para asegurar la sinterabilidad del compuesto y mantener la geometría de la pieza impresa, y una ratio mínima WC/Ni, como para asegurar la definición de la microestructura del metal duro. Los filamentos fabricados por COLFEED4Print, se han analizado térmicamente para determinar la ventana de impresión y diseñar el ciclo de eliminación del termoplástico y la sinterización en un solo proceso térmico. Las muestras impresas y sinterizadas se caracterizaron por SEM para analizar la adhesión entre capas y la densificación de la muestra. Los resultados obtenidos abren nuevas posibilidades en el panorama de fabricación de componentes de metal duro por FFF.
Palabras clave: Fabricación Aditiva, Procesamiento Coloidal, Metal Duro, Cerámica.
61 – Procesamiento coloidal de granzas con alto contenido de Al2O3 para la fabricación de piezas 3D por extrusión térmica
P. Ortega-Columbransa,b, C. Chiricoa, A. Ferrandez-Monteroa, B. Ferraria, A.J. Sanchez-Herenciaa.
P. Ortega-Columbransa,b, C. Chiricoa, A. Ferrandez-Monteroa, B. Ferraria, A.J. Sanchez-Herenciaa.
Afiliaciones: aInstituto de Cerámica y Vidrio (ICV), CSIC; bCOLFEED4Print S.L.
La fabricación de filamentos fundidos (FFF) es una de las tecnologías de fabricación aditiva más competitivas que permite una fácil personalización de componentes para varios sectores. Su aplicación al campo cerámico está creciendo rápidamente, abordando la formulación de compuestos con alta carga inorgánica en varios sistemas aglomerantes que deben ser eliminados con varios procesos. En este trabajo se han procesado filamentos sinterizables de diámetro estándar (1,75 mm) que contienen un 44 % en volumen de Al2O3, empleando una ruta coloidal para la modificación de la superficie de la partícula cerámica mejorando su interacción con el aglutinante. La alta dispersión de las partículas submicrónicas en la matriz termoplástica, permite una mejora en la sinterización, el acabado y la precisión de la impresión. En colaboración con el fabricante de filamentos COLFEED4Print se han preparado filamentos híbridos orgánico-inorgánicos empleando matrices termoplásticas de PLA con distintas concentraciones de PCL (0-25 vol.%). La miscibilidad, interacción y compatibilidad entre las mezclas de PLA/PCL se analizó mediante ensayos reológicos con la temperatura y prueba FTIR. Los filamentos con mezclas de PLA/PCL presentan mayor flexibilidad y mejor calidad de impresión que el filamento de PLA puro. Se realizaron análisis térmicos (ATD-TG) y análisis dilatométricos en los filamentos para ajustar las condiciones de impresión y establecer un único ciclo térmico para la eliminación del aglomerante y la sinterización. Las piezas sinterizadas se caracterizaron por microscopía electrónica para analizar la adherencia entre capas y el grado de densificación. Las muestras sinterizadas alcanzaron valores de densidad relativa superiores al 96%.
Palabras clave: Cerámica; Procesamiento Coloidal; Fabricación Aditiva, Filamento Fundido; Sinterización.
62 – Análisis del proceso g-MEX de manufactura aditiva en acero maraging M300
G. Caballeroa, L. García de la Cruza, P. Alvaredoa, M. Camposa
G. Caballeroa, L. García de la Cruza, P. Alvaredoa, M. Camposa
Afiliaciones: aDpto. Ciencia e Ing de Materiales e Ing. Química. Universidad Carlos III de Madrid.
En el ámbito de la fabricación aditiva, la tecnología g-MEX destaca sobre la Fabricación por Filamento Fundido (FFF) gracias a varias ventajas clave. A diferencia de la FFF, no requiere la producción previa de filamento, ya que utiliza como feedstock una mezcla de polvo metálico y polímero, en forma de pellets o gránulos. Esto no solo proporciona mayor versatilidad en la selección de materiales, sino que también minimiza problemas comunes durante la impresión, como atascos o interrupciones en la deposición del material.
Esta investigación busca demostrar cómo la caracterización preliminar es fundamental para el éxito de la etapa de impresión, destacando su capacidad predictiva. Para ello, se abordan todas las etapas del proceso, desde el desarrollo del feedstock hasta la obtención de la pieza metálica final, en este caso un acero maraging M300.
Para determinar la capacidad de impresión se caracterizó el polvo metálico, el sistema ligante (HDPE, cera parafina y ácido esteárico) y el propio feedstock. Se analizaron diferentes concentraciones de polvo metálico, además de evaluar el efecto del ácido esteárico en el sistema ligante. Durante el proceso de impresión, se estudiaron parámetros clave como son el espesor de capa, temperatura de impresión o el diámetro de boquilla. Tras la eliminación y sinterización se estudia la estabilidad dimensional, densidad y las propiedades mecánicas de la pieza obtenida en función de las características del feedstock empleado.
Palabras clave: Fabricación aditiva por extrusión de material; propiedades reológicas de material compuesto; acero maraging M300.
63 – Obtención mediante Impresión 3D In-Situ de aleación Ti-15Nb y MMC β Ti-42Nb/TiC
Conrado R.M. Afonsoa; Vinicius R. M. Gonçalvesa; João F. Q. Rodriguesb; Marcio Sangalib; Rubens Caramb
Conrado R.M. Afonsoa; Vinicius R. M. Gonçalvesa; João F. Q. Rodriguesb; Marcio Sangalib; Rubens Caramb
Afiliaciones: aMaterials Engineering Department (DEMa), Universidade Federal de Säo Carlos (UFSCar), Brasil; bMechanical Engineering Faculty (FEM), Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Brasil.
Las aleaciones βTi se consideran para aplicaciones biomédicas debido a sus propiedades mecánicas, buena biocompatibilidad y resistencia a la corrosión. Asi, el Ti y sus aleaciones se han aplicado como implantes biomédicos, especialmente la aleación Ti-6Al-4V. Sin embargo, presenta problemas con respecto a la citotoxicidad de los elementos Al y V relacionados con el trastorno neuronal y la enfermedad de Alzheimer, aunque presenta buenas propiedades mecánicas. Con respecto a las aplicaciones ortopédicas, existe una diferencia considerable entre el módulo de elasticidad del Ti y aleaciones α+β (Ti-6Al-4V), de E = 100 a 110 GPa, y el módulo del hueso humano, alrededor de E = 30 GPa, teniendo la aleación β-Ti menor E = 50 a 80 GPa y más cercana al del hueso. La aleación β metaestable Ti-15Nb (% en peso), que será procesada a través de fusión de lecho de polvo láser (LPBF) y fusión por arco, libre de elementos citotóxicos y muestra un módulo de Young más bajo. Otro enfoque es el LPBF de compuesto de matriz metálica (MMC) de polvo de aleación β Ti-42Nb con adición de grafito (C) micrométrico para la formación de carburos TiC in-situ para aumentar la dureza, la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste combinado con un ligero aumento del módulo elástico manteniéndolo en niveles bajos. La caracterización de la aleación LPBF β Ti-15Nb y MMC de β Ti-42Nb con grafito (C) para la formación de TiC in-situ se realizó mediante microscopía óptica (OM), difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y de transmisión (TEM) acoplada a ASTAR. Se utilizará microdureza Vickers y módulo de elasticidad medido con la técnica de excitación por impulso o nanodureza. La impresión 3D de la aleación β Ti-15Nb formó una microestructura α´+β, y la microdureza Vickers y el módulo elástico mostrando bajo módulo de E = 60 GPa. El MMC de β Ti-42Nb + TiC resultó en una microdureza Vickers de 215 a 239 HV y un módulo elástico de E = 60 a 68 GPa tenendo aleación Ti15Nb y MMC Ti-42Nb/TiC siendo adecuados para bulk y recubrimientos para implantes biomédicos, respectivamente.
Palabras clave: Impresión 3D, Aleación In-Situ, β Ti alloy, compuesto de matriz metálica, módulo de elasticidad, carburo de titanio In-Situ, implantes ortopédicos.
64 – Fabricación de una aleación TiNbTaMoZr mediante aleado mecánico con osteointegración optimizada frente al titanio
I. Gupta-Guptaa, F. Terneroa, H. Mehdi-Sefiania, R. Sepúlvedaa, J.M. Montes-Martosa, E. Chicardia
I. Gupta-Guptaa, F. Terneroa, H. Mehdi-Sefiania, R. Sepúlvedaa, J.M. Montes-Martosa, E. Chicardia
Afiliaciones: aDepartamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Universidad de Sevilla.
Las aleaciones de alta entropía (HEAs) son aleaciones metálicas basadas en la combinación equimolar de al menos 5 metales. El aumento entrópico que se produce permite la formación de microestructuras más estables con propiedades mecánicas, térmicas y químicas superiores. En el ámbito biomédico, su potencial aplicabilidad para la fabricación de implantes óseos radica en su capacidad para optimizar propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, sin elementos tóxicos, y mejorada biocompatibilidad [1]. Todo ello las posiciona como alternativa a los aceros inoxidables, aleaciones de Ti y Cr-Co. En este trabajo se pretende desarrollar un material basado en una HEA de 5 elementos biocompatibles (Ti, Nb, Ta, Mo y Zr) a través de un proceso pulvimetalúrgico que engloba un aleado mecánico de alta energía y un sinterizado por resistencia eléctrica [2,3]. Se mezclaron los polvos metálicos y se alearon en un molino planetario P100 (Retsch) durante 5h, a 400 rpm, con una relación BPR de 40:1 y en atmósfera inerte. A su vez, la sinterización por resistencia eléctrica se llevó a cabo mediante un equipo de soldadura por resistencia eléctrica, matriz de SiAlON y electrodos de cobre. La presión de trabajo se fijó en 100 MPa, las intensidades de corriente entre 4.5 y 6 kA y los tiempos de paso entre 400 y 1000 ms. Los materiales obtenidos mostraron la formación de una única fase bccTiNbTaMoZr, elevada dureza (10.4 ± 0.4 GPa) en comparación con Ti y Ti6Al4V (1.4-3.6 GPa) y una mejor viabilidad, adhesión y proliferación celular.
Palabras clave: High Entropy Alloy; Biomaterial; Mechanical Alloying; Electrical Resistance Sintering; biocompatibility.
65 – Fabricación de Bronces al aluminio-níquel mediante rutas pulvimetalúrgicas: caracterización microestructural y evaluación del rendimiento
Aintzane Fayanása, Nerea Ordása, Unai Mayoa, Julia Perez de Arriluzeaa, Isaac Vallsb, Gonzalo Varelac, Ángela Veigaa
Aintzane Fayanása, Nerea Ordása, Unai Mayoa, Julia Perez de Arriluzeaa, Isaac Vallsb, Gonzalo Varelac, Ángela Veigaa
Afiliaciones: aCeit-BRTA and Tecnun (Universidad de Navarra; bRovalma, S.A, 08191 Rubí (Barcelona); cINNOMAQ 21 S.L., 08228 Terrassa (Barcelona).
Los bronces al aluminio-níquel (NAB) se emplean ampliamente en la fabricación de componentes para la industria naval debido a su excepcional combinación de alta resistencia mecánica y resistencia a la corrosión en agua de mar. La pulvimetalurgia, en comparación con los procesos de producción convencionales, ofrece un uso más eficiente de las materias primas y permite obtener componentes con forma casi final (near net shape, NNS) y microestructuras finas e isotrópicas, lo que mejora su rendimiento.
En este estudio, se han investigado dos rutas de procesamiento pulvimetalúrgico para obtener aleaciones NAB con la composición nominal Cu-10Al-5Ni-4Fe-1Mn: prensado y sinterizado (PM), y prensado isostático en caliente de polvo encapsulado (PM-HIP). Se ha analizado la influencia de las condiciones de procesamiento en la densificación durante la sinterización y el HIP, así como los efectos de los tratamientos térmicos posteriores sobre la microestructura y las propiedades mecánicas resultantes. La caracterización microestructural se ha llevado a cabo mediante microscopía óptica, microscopía electrónica, difracción de electrones retrodispersados (EBSD) y difracción de rayos X. El comportamiento mecánico se evaluó mediante ensayos de impacto Charpy y de tracción, y se estudió la resistencia a la corrosión y a la erosión-corrosión de las aleaciones NAB.
Los resultados demuestran que una selección adecuada de las condiciones de procesamiento permite obtener aleaciones NAB completamente densas, con propiedades mecánicas superiores y una mayor resistencia a la erosión-corrosión en comparación con las aleaciones NAB obtenidas mediante colada convencional.
Palabras clave: Bronces al aluminio-níquel (NAB); Pulvimetalurgia; Tratamiento térmico; EBSD; Propiedades mecánicas; Erosión-corrosión.
66 – Fortalecimiento de la Integridad estructural con fibras de bagazo de agave de la industria tequilera
A. Preciadoa, F. Colmenero Fonsecab, J. Santosc,A. Ramírez-Gaytánd, R.d Rodríguezee
A. Preciadoa, F. Colmenero Fonsecab, J. Santosc,A. Ramírez-Gaytánd, R.d Rodríguezee
Afiliaciones: aDepartment of Habitat and Urban Development, Western Institute of Technology and Higher Education (ITESO), Jalisco, Mexico; bEuropean University of America (UNADE), Formation Department, 77500 Cancún, Quintana Roo, Mexico; cPhD Student, Department of Materials Science (CUCEI), University of Guadalajara (UdeG), 44430 Guadalajara, Jalisco, Mexico; dDepartment of Computational Sciences (CUCEI), University of Guadalajara (UdeG), 44430 Guadalajara, Jalisco, Mexico; eDepartment of Earth Sciences: Architecture, Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán, Av. Tecnológico 100, Cd Guzman C.P. 49100, Jalisco, Mexico.
El trabajo presentado se orienta a la mejora de las propiedades mecánicas de la tierra apisonada mediante el uso de fibras de agave, un subproducto de la industria tequilera, lo que representa una alternativa sostenible en la ingeniería de materiales. En este sentido, el enfoque se sitúa dentro de las tendencias actuales de la pulvimetalurgia, al aprovechar materiales naturales y de bajo costo para mejorar las características estructurales de los compuestos. La investigación plantea la incorporación de fibras naturales en la matriz de tierra apisonada, lo cual puede abrir nuevas posibilidades de aplicación en la fabricación de materiales de construcción sostenibles, optimizando su resistencia a la compresión y deformación. Además, el uso de tecnologías de refuerzo sostenible se alinea con los principios de la pulvimetalurgia, promoviendo la investigación en nuevos materiales compuestos a partir de residuos industriales y su potencial en la mejora de las propiedades estructurales de materiales tradicionales. Los resultados indican que la adaptación de las tecnologías de energía renovable a las necesidades locales, junto con una sólida gobernanza, reduce la pobreza energética en un 25% y mejora los indicadores de desarrollo comunitario en un 30%. Las células solares desarrolladas en este estudio muestran una eficiencia significativa en el aprovechamiento de la alta radiación solar, ofreciendo soluciones escalables y rentables para las comunidades marginadas.
Palabras clave: Refuerzo sostenible, Fibras de Agave, Refuerzo Sostenible, Resistencia a la Compresión, Materiales Compuestos.
67 – Influência do processo de refusão superficial por laser nas propriedades mecânicas em amostras de Ti6Al4V produzidas por fusão seletiva a laser
Rafael Humberto Mota de Siqueiraa, Jonas Jakutis Netoa, Patrícia Freitas Rodriguesb, Diego Javier Celentanoc, Carlos Antonio Reis Pereira Baptistad, Gilmar Ferreira Batalhae, Milton Sérgio Fernandes de limaa
Rafael Humberto Mota de Siqueiraa, Jonas Jakutis Netoa, Patrícia Freitas Rodriguesb, Diego Javier Celentanoc, Carlos Antonio Reis Pereira Baptistad, Gilmar Ferreira Batalhae, Milton Sérgio Fernandes de limaa
Afiliaciones: aInstituto de Estudos Avançados, Divisão de Fotônica; bUniversidade de Coimbra, Departamento de Engenharia Mecânica; cUniversidade de Coimbra, Departamento de Engenharia Mecânica; dUniversidade de São Paulo, Escola de Engenharia de Lorena; eUniversidade de São Paulo, Escola de Engenharia de Lorena.
O controle da rugosidade da superfície é um aspecto crítico na fabricação de componentes de Ti6Al4V produzidos por fusão em leito de pó a laser (Laser Powder Bed Fusion – L-PBF). As superfícies resultantes apresentam alta rugosidade, necessitando de pós-processamento para determinadas aplicações. Nesse contexto, a refusão superficial a laser (Laser Surface Melting – LSM) surge como um processo promissor. A rugosidade da superfície influencia diretamente o comportamento mecânico de um componente. Assim, o controle do acabamento superficial garante maior confiabilidade da estrutura em serviço possibilitando inspeções programadas. O processo LSM foi realizado utilizando um laser de Yb:fibra, com potência de 130 W, velocidade de varredura de 50 mm/s, espaçamento entre trilhas de 0,1 mm e uso de argônio como gás de processo (9 l/min). Análises de rugosidade e difração de raios X identificaram as fases formadas e avaliaram os níveis de tensão residual. O valor de rugosidade superficial (Ra) foi reduzido em 56 % nesse processo. Já a análise de difração de raios X revelou uma microestrutura composta pela fase α-Ti; no entanto, o processo LSM induziu textura na superfície e promoveu um aumento de 44% no tamanho de grão, devido à coalescência de grãos durante a refusão. A análise de tensão residual revelou que a superfície original é isenta de tensões, enquanto, após o LSM, passou a apresentar tensões compressivas. Dessa forma, o processo LSM se mostra eficaz no controle da rugosidade, não causa alterações na microestrutura e induz tensões compressivas na superfície, sendo, portanto, benéfico para o comportamento mecânico.
Palabras clave: fusão em leito de pó por laser; refusão superficial por laser; liga Ti6Al4V; rugosidade; comportamento mecânico; tensão residual.
68 – Investigação de polimento a laser do aço 316L produzido pela técnica de Manufatura Aditiva de fusão em leito de pó por laser
Jonas Jakutis Netoa,b, Rafael Humberto Mota de Siqueiraa,b, Rener Washington Mariano dos Santosb, Lucas da Silva Jubinia, Patrícia Freitas Rodriguesc, Vera Lucia Othero de Britoa, Milton Sérgio Fernandes de Limaa,b
Rafael Humberto Mota de Siqueiraa, Jonas Jakutis Netoa, Patrícia Freitas Rodriguesb, Diego Javier Celentanoc, Carlos Antonio Reis Pereira Baptistad, Gilmar Ferreira Batalhae, Milton Sérgio Fernandes de limaa
Afiliaciones: aInstituto de Estudos Avançados, Divisão de Fotônica; bInstituto Tecnológico de Aeronáutica; cUniversidade de Coimbra, Departamento de Engenharia Mecânica.
O aço inoxidável 316L é um material de ampla aplicação no setor aeroespacial e médico, e vem sendo bastante explorado nas técnicas de manufatura aditiva (MA) atualmente. Sabe-se, que após os processos de MA é necessário realizar tratamentos térmicos e também superficiais com o intuito de prover aos dispositivos produzidos os requisitos de propriedades mecânicas exigidos pelas aplicações nos setores de alta tecnologia citados. Em relação à superfície dessas peças, na maioria das vezes, o nível de rugosidade obtido na MA não atende, sendo muito elevado, com Ra (Rugosidade média linear) entre 9 à 15 m. O polimento a laser aparece como uma técnica em potencial para promover o controle da rugosidade superficial. Além de ser uma das poucas técnicas capaz de realizar polimento em dispositivos de geometrias complexas ela também evita a contaminação da peça, uma vez que o processo depende apenas da interação da radiação com a matéria. Utilizando um laser a fibra (IPG) de 200 W de potência, emitindo em 1 m e operando em regime continuo (CW) realizou-se os primeiros ensaios de polimento em amostras produzidos pelo processo de L-PBF (Laser Powder Bed Fusion). A saída do laser é acoplada a um scanner, responsável por defletir o feixe em linhas paralelas sob a amostra causando a refusão superficial em atmosfera de argônio. Características físicas e químicas da superfície, para o menor nível de rugosidade, foram analisadas e demonstraram uma melhora não só na rugosidade mas também na formação de tensão compressiva na superfície.
Palabras clave: Manufatura aditiva; polimento a laser; fusão em leito de pó por laser; aço 316L; rugosidade.
69 – Reparación de componentes ferroviarios mediante la tecnología Laser-DED (Powder)
I. Ruiz-Morazaa,b, F. Schiopettoa,b, J. Lopeza, I. Pereza, S. Ausejoa, A. Veigaa, I de María-Yustec, J. Suarez-Macíasd, E. de la Guerra-Ochoae
I. Ruiz-Morazaa,b, F. Schiopettoa,b, J. Lopeza, I. Pereza, S. Ausejoa, A. Veigaa, I de María-Yustec, J. Suarez-Macíasd, E. de la Guerra-Ochoae
Afiliaciones: aCEIT-Basque Research and Technology Alliance (BRTA); bUniversidad de Navarra, TECNUN; cADIF; dINECO; eTalgo.
Hoy en día, debido al elevado coste económico y al impacto medioambiental que genera el mantenimiento de la infraestructura ferroviaria, la industria del ferrocarril requiere de un método de reparación de railes que sea rápido, rentable y que produzca reparaciones duraderas. Este estudio presenta la tecnología de fabricación aditiva metálica mediante deposición directa de energía láser (DED-LB/M polvo) como una alternativa innovadora para la reparación de railes, tradicionalmente reparados mediante soldadura manual por arco eléctrico. DED-LB/M ofrece ventajas como la adaptabilidad a diferentes materiales, mayor precisión y control del proceso, y menor afección térmica al material base. Además, se propone como método de reparación para las ruedas de tren, que actualmente no se reparan y se sustituyen una vez alcanzan su límite de desgaste. Con la tecnología DED LB/M polvo se busca lograr reparaciones de alta calidad y extender la vida útil de railes y ruedas de tren.
Para ello se han diseñado y fabricado mediante atomización con gas distintas aleaciones compatibles con el acero al carbono utilizado en las ruedas y los raíles. Se han optimizado los parámetros de proceso para obtener deposiciones de material con buenas características, cumpliendo con la normativa europea (cero-defectos, dureza, etc.). Asimismo, se han comparado las propiedades mecánicas (tracción, impacto, dureza) de una soldadura de reparación de rail con las propiedades de las deposiciones hechas con DED-LB/M. En el caso de las ruedas, se ha realizado la medición de las tensiones residuales mediante difracción de rayos X, dado que es crucial que sean compresivas para mantener la integridad de la rueda.
Palabras clave: Reparación; Railes; Ruedas; Soldadura; Fabricación aditiva; L-DED (Powder); Acero al Carbono; Tensiones Residuales.
70 – Approach for Osteochondral Defect Repair: Combining Porous Titanium substrate coated with soft biopolymers
Guillermo Martíneza; Ana Castillejoa; Ernesto J. Delgado-Pujolb; David Casadoa,c; Mario Balbuenab; David Rodrígueza; Juan Vázquezd; Eva Mª Pérez-Sorianob; Eduardo Villaloboe;Belén Beginesa; Yadir Torresb; Ana Alcudiaa
Guillermo Martíneza; Ana Castillejoa; Ernesto J. Delgado-Pujolb; David Casadoa,c; Mario Balbuenab; David Rodrígueza; Juan Vázquezd; Eva Mª Pérez-Sorianob; Eduardo Villaloboe;Belén Beginesa; Yadir Torresb; Ana Alcudiaa
Afiliaciones: aDepartamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Universidad de Sevilla; bDepartamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Universidad de Sevilla; cDepartamento Citología e Histología Normal y Patológica, Universidad de Sevilla; dDepartamento de Química Orgánica, Universidad de Sevilla; eDepartamento de Microbiología, Universidad de Sevilla.
This study introduces a novel biphasic implant system designed to overcome key challenges in osteochondral defect repair, including infection risk, stress shielding, and limited osseointegration. The implant consists of a porous titanium (Ti) substrate and a biopolymeric layer. The Ti substrate, produced through space-holder techniques and lithography, is engineered to replicate subchondral bone by reducing stiffness, thereby minimizing stress shielding and facilitating bone ingrowth for improved integration with host tissue. The biopolymeric layer, composed of crosslinked chitosan, adheres securely to the porous Ti framework while exhibiting the necessary viscoelastic properties for cartilage functionality. To further enhance bioactivity at the metal interface, initial designs incorporated hydroxyapatite (HAp)-reinforced chitosan, while bacterial cellulose (BC) composites further improved the polymer’s viscoelastic performance, as confirmed by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). Additionally, silver nanoparticles were integrated to ensure long-term antibacterial protection without compromising the implant’s functionality. This synergistic combination of a porous metallic substrate for subchondral bone replacement and a tailored polymeric layer for cartilage repair offers a promising strategy for addressing the biomechanical and biofunctional challenges in osteochondral defect repair.
Palabras clave: Reparación; Bone implants; biofunctional scaffolds; osseointegration; cartilage repair; mechanical properties; bioactivity; antibacterial protection.
71 – Estudio de la reciclabilidad de los polvos metálicos y los procesos de debinding y sinterizado en Binder Jetting
Andrea Alonso Romeroa,b, Hari Narayanan Karuppaiaa,b, José Manuel Torralbaa,b, Rocío Muñozc, José Calerod, Federico Sketa, Juan Alberto Mezaa,b
Andrea Alonso Romeroa,b, Hari Narayanan Karuppaiaa,b, José Manuel Torralbaa,b, Rocío Muñozc, José Calerod, Federico Sketa, Juan Alberto Mezaa,b
Afiliaciones: aFundación IMDEA Materiales, Getafe, Madrid; bUniversidad Carlos III de Madrid; cHP Inc., Sant Cugat del Vallès, Barcelona; dAMES Barcelona Sintering S.A., Sant Vicenç dels Horts, Barcelona.
El reciclaje de polvos metálicos, junto con los procesos de debinding y sinterización, desempeñan un papel clave en la fabricación aditiva mediante Binder Jetting. Este estudio se centra en el análisis de la reciclabilidad de los polvos y la optimización de los procesos de debinding y sinterización en hornos industriales para obtener piezas finales con una densidad relativa superior al 98% en aceros inoxidables 316L y 17-4PH. El análisis de los polvos reciclados se centra en evaluar su viabilidad en Binder Jetting, con especial atención a la evolución de la capa de óxido formada tras varios ciclos de impresión. Mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), se analizan el grosor, composición y distribución de esta capa, parámetros que influyen en la reciclabilidad y el rendimiento del polvo.
Para optimizar el debinding y la sinterización, las piezas sinterizadas se estudian mediante SEM, EDS, EBSD y XCT. Además, se quiere realizar un método de sinterización escalonada (step-sintering) para analizar la evolución del proceso y comprender los mecanismos de sinterización involucrados. También se investiga la microestructura de las piezas sinterizadas bajo diferentes condiciones atmosféricas y variaciones de temperatura en hornos indstriales. Incluso en condiciones no optimizadas, se logran densidades sinterizadas del 98%. Asimismo, se estudia la microestructura de piezas sinterizadas bajo diferentes condiciones atmosféricas y variaciones de temperatura en hornos industriales. Aun en condiciones no optimizadas, se logran densidades sinterizadas de hasta el 98%. Además, se exploran atmósferas controladas, como vacío y argón, para reducir costes sin comprometer la eficiencia del proceso.
Palabras clave: Reparación; Binder Jetting; Additive Manufacturing; Sustainable Materials; Recycled Metal Powders; Debinding; Sintering.
72 – Evaluación de la tenacidad de fractura y el comportamiento a fatiga de carburos cementados WC-γ-Co
Ramon Batistaa, Marc Serraa, Núria Cinca3, Elena Tarrés3, Emilio Jiménez-Piquéa,b, Luis Llanesa,b
Ramon Batistaa, Marc Serraa, Núria Cinca3, Elena Tarrés3, Emilio Jiménez-Piquéa,b, Luis Llanesa,b
Afiliaciones: aCIEFMA – Departmento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales, EEBE – Campus Diagonal Besòs, Universitat Politècnica de Catalunya; bCentro de Investigación en Ciencia e Ingeniería Multiescala de Barcelona, Campus Diagonal Besòs, Universitat Politècnica de Catalunya; cHyperion Materials & Technologies, Barcelona.
El metal duro es un material compuesto por carburos cerámicos (en especial WC) embebidos en una matriz metálica dúctil (comúnmente Co, Ni o Co+Ni). La combinación de estas fases, en distintas proporciones y tamaño de partículas, permite obtener una amplia gama de calidades con excelentes propiedades mecánicas y tribológicas, esenciales en la industria de herramientas. Además de WC, los carburos cementados pueden contener carburos de estructura cúbica, como, por ejemplo, TiC, TaC o NbC, los cuales añadidos por en cantidades por debajo del límite de solubilidad en la matriz metálica ayudan a controlar el crecimiento de grano y pueden mejorar ciertas propiedades mecánicas, mientras que por encima del límite de solubilidad acaban precipitando formando la conocida fase γ, que permite la mejora de otras propiedades. Sin embargo, la información disponible sobre su comportamiento a fractura y fatiga es limitada, pese a que la mayoría de sus aplicaciones implican solicitaciones cíclicas que pueden provocar fallos prematuros de componentes y herramientas. Este estudio analiza la influencia de la fase γ en el comportamiento a fatiga y fractura de dos grados de metal duro con distinto tamaño de grano (fino y medio). Se evalúan la tenacidad a fractura y del crecimiento de grietas en probetas SENB (single edge notch bend) prefisuradas, utilizando dos ratios de carga distintos. Además, se caracteriza la interacción grieta-microestructura y los micromecanismos de rotura mediante microscopia electrónica de barrido. Los resultados muestran que el tamaño de grano influye en la velocidad de propagación de grietas por fatiga. El análisis fractográfico identifica distintos micromecanismos según la fase de propagación (estable o inestable) y revela la tendencia de las grietas a romper transgranularmente los granos de fase γ.
Palabras clave: Carburos cementados; WC- γ -Co; fase γ; crecimiento de grieta mediante fatiga; tenacidad de fractura.
73 – Desarrollo de Recubrimientos Intermetálicos NiAl mediante Aleación Mecánica y Proyección Fria
Luis Enrique Sanz de Roviraa, Beatriz Garridoa, Javier Sancheza, Vicente Albaladejoa, Irene Garcia Canoa
Luis Enrique Sanz de Roviraa, Beatriz Garridoa, Javier Sancheza, Vicente Albaladejoa, Irene Garcia Canoa
Afiliaciones: aCentro de Proyección Térmica (CPT), Departamento de Ciencia de Materiales y Quimica Fisica, Universidad de Barcelona.
Los recubrimientos intermetálicos basados en NiAl destacan por su alta resistencia a la oxidación, excelente estabilidad térmica y buena conductividad eléctrica, lo que los hace atractivos para aplicaciones en catálisis, conversión de energía y ambientes de alta temperatura. Sin embargo, la producción de recubrimientos densos y adherentes de NiAl mediante técnicas como la proyección en frio (Cold Gas Spraying, CGS) presenta desafíos importantes, como la baja deformabilidad de los intermetálicos y la necesidad de conservar su microestructura durante el depósito. El objetivo de este trabajo fue desarrollar una metodología para fabricar un polvo precursor para recubrimientos intermetálicos NiAl mediante aleación mecánica y posterior tratamiento térmico tras su deposición por CGS. Para ello, se sintetizaron polvos bimetálicos Ni-Al con distintas relaciones estequiométricas utilizando un molino planetario de bolas y un molino de atrittor bajo condiciones criogénicas. Los polvos obtenidos fueron depositados sobre sustratos de aluminio y acero, y posteriormente tratados térmicamente para inducir la formación de fases intermetálicas. El método de crio-atrición permitió obtener polvos homogéneos, con partículas finamente fragmentadas y distribuidas, a diferencia del molino planetario, que produjo mezclas ineficientes. Los polvos fueron depositados exitosamente por CGS, conservando su morfología original. Los tratamientos térmicos posteriores lograron la formación de fases intermetálicas NiAl, observándose una transición hacia fases ricas en níquel al aumentar la temperatura.
Palabras clave: NiAl; recubrimientos intermetálicos; aleación mecánica; CGS; tratamiento térmico.
74 – Estudio de las propiedades mecánicas y tribológicas de una aleación multicomponente FeCrAlMoTiNi obtenida por fabricación aditiva por extrusión de material
Lucía García de la Cruza, Julio Ortizaa, Paula Alvaredoaa, Mónica Camposaa
Lucía García de la Cruza, Julio Ortizaa, Paula Alvaredoaa, Mónica Camposaa
Afiliaciones: aUniversidad Carlos III de Madrid.
Las aleaciones multicomponentes (MPEAs) han ampliado el rango de composiciones disponibles para el diseño de nuevos materiales, permitiendo explorar combinaciones innovadoras para aplicaciones específicas. En este trabajo, se estudia la aleación Fe1.5Cr1Al0.75Mo0.1Ti0.1Ni0.25, diseñada como una alternativa libre de cobalto (Co-free), de bajo peso y coste reducido, con potencial aplicación en entornos corrosivos y de alto desgaste. Su equilibrio entre resistencia mecánica, estabilidad química y biocompatibilidad también la hace viable para aplicaciones biomédicas, como implantes o dispositivos médicos sometidos a fricción y desgaste. Este estudio se centra en su fabricación mediante fabricación aditiva por extrusión de material granular (g-MEX) y la caracterización de sus propiedades mecánicas y tribológicas. Se formuló un feedstock con un 62 % en volumen de polvo metálico y un sistema ligante compuesto por cera parafina y polietileno de alta densidad en proporciones equimolares. Se imprimieron microprobetas para ensayos de microtracción y piezas de 20 × 20 × 3 mm para pruebas de dureza y desgaste. Tras la eliminación del ligante en atmósfera de Ar y sinterización en vacío, se evaluaron las propiedades mecánicas y tribológicas. Además de su alto aprovechamiento del material, la fabricación aditiva permite obtener geometrías complejas o porosas, clave en aplicaciones biomédicas para mejorar la integración ósea y reducir el stress shielding. Los resultados muestran buenas propiedades mecánicas a temperatura ambiente y excelente resistencia al desgaste, reforzando el interés en esta técnica para MPEAs avanzadas.
Palabras clave: Fabricación aditiva por extrusión de material; aleaciones multicomponentes; microtracción; tribología.
75 – Study of Binder Infiltration Mechanisms in Metal Jetting for High-Quality Stainless-Steel Components
Hari Narayanan Karuppaiaa,b, Andrea Alonso Romeroa,b, José Manuel Torralbaa,b, Marc Garcia Grauc, Federico Sketa, Juan Alberto Mezaa,b, Francesca Antonella Sepulvedaa, Juan Pedro Fernandeza
Hari Narayanan Karuppaiaa,b, Andrea Alonso Romeroa,b, José Manuel Torralbaa,b, Marc Garcia Grauc, Federico Sketa, Juan Alberto Mezaa,b, Francesca Antonella Sepulvedaa, Juan Pedro Fernandeza
Afiliaciones: aFundación IMDEA Material’s, Getafe, Madrid; bUniversidad Carlos III de Madrid; cHP Inc., Sant Cugat del Vallès, Barcelona.
Industries today increasingly demand advanced manufacturing techniques that revolutionize production while adhering to clean, energy-efficient practices. Metal Additive Manufacturing (MAM) has emerged as a transformative solution, enabling the creation of complex, customized products with improved efficiency, reduced material waste, and lower production costs. Among various MAM techniques, Binder Jetting, or Metal Jet technology, stands out for its scalability and production efficiency. This powder-based method selectively applies the binder layer by layer to the powder to create intricate parts in the green state, which are subsequently post-processed through sintering to achieve the final product.
Binder Jetting addresses many scalability challenges in additive manufacturing, making it a viable option for large-scale production. However, achieving 100% density remains a key challenge to ensure the production of high-quality components. Stainless steels like SS316L and 17-4 PH, renowned for their exceptional mechanical properties, corrosion resistance, and strength, are widely used across industries such as aerospace, automotive, and medical devices. Despite their advantages, when processed via Binder Jetting, these materials often encounter inconsistencies in print quality. Variations in green density, binder saturation, infiltration efficiency, and surface finish can lead to defects in the final part. These inconsistencies can lead to defects, affecting both the mechanical properties and the final part quality.
This study experimentally investigates binder infiltration mechanisms in metal powders and the binder under varying thermal conditions using advanced techniques such as confocal microscopy. The fluorescence behavior of binders will be utilized to visualize and analyze infiltration patterns, layer adhesion, and binder distribution. The temperature-dependent viscosity of the binder will be examined to understand its impact on infiltration efficiency. The study will also explore how these factors influence part density and overall print quality. The findings aim to provide a deeper understanding of binder-powder interactions and their effect on the quality of green parts, facilitating the optimization of process parameters to achieve consistent, high-quality components in large-scale Binder Jetting production.
Palabras clave: Metal Additive Manufacturing, Binder jetting, Infiltration mechanisms, Powder binder interactions, Infiltration mechanism, Green Density.
76 – Influencia del Ligante metálico y Carburos Secundarios en el Diseño y Procesamiento de Cermets
Ángel Biedmaa, Sandra Gordonb, O. Therc, Luis Garcíac, Steven Moseleyb, Elena Gordoa
Ángel Biedmaa, Sandra Gordonb, O. Therc, Luis Garcíac, Steven Moseleyb, Elena Gordoa
Afiliaciones: aUniversidad Carlos III de Madrid; bHilti A.G., Feldkircherstrasse 100, 9494, Schaan, Liechtenstein; cHyperion Materials & Technologies, Calle Verneda 12-24, 08107, Martorelles, Barcelona.
Los cermets comerciales basados en Ti(C,N) contienen materias primas críticas como Co, TaC o NbC, lo que impulsa la búsqueda de alternativas que permitan su sustitución sin comprometer sus propiedades. En este trabajo se investiga el diseño termodinámico y la validación experimental de cermets libres de Co mediante la incorporación de carburos secundarios (WC, Mo₂C) y distintos ligantes metálicos basados en Ni. Se ha empleado simulación termodinámica para evaluar la influencia de estos componentes en la actividad del carbono, la temperatura de liquidus y la precipitación de fases secundarias. Por otra parte, se ha llevado a cabo una validación experimental mediante difracción de rayos X (DRX), análisis térmico diferencial (DTA) y mojabilidad a alta temperatura para evaluar la influencia de las modificaciones tanto en el ligante metálico como en la fase cerámica.
Los cálculos termodinámicos indican que la adición de Cr en el ligante metálico amplía la ventana de equilibrio del carbono, lo que influye en la estabilidad de las fases durante la sinterización. Los ángulos de contacto de la fase líquida muestran que la mojabilidad y reactividad del ligante metálico varía con la adición de carburos secundarios, lo que influye en la distribución final de fases. La caracterización microestructural confirma la formación de soluciones sólidas metaestables en la fase cerámica, como la aparición de una morfología núcleo/borde inducida por la incorporación de carburos secundarios.
Mediante este estudio se propone una sistemática para la evaluación de composiciones alternativas de cermet, demostrando el potencial de la simulación termodinámica, así como la importancia de la validación y procesamiento posterior.
Palabras clave: Cermets; Simulación termodinámica, Diagramas de fases, Ventana de carbono, Microestructura, Validación experimental.
77 – Desarrollo de piezas metálicas porosas por impresión 3D de bajo coste a partir de polvos aleados mecánicamente para aplicaciones de producción de hidrógeno verde
M. Paúl Navarroa, P.J. Lloreda Juradoa, J. Hernández Saza, A. Paula, E. Chicardia, R. Sepúlvedaa
Ángel Biedmaa, Sandra Gordonb, O. Therc, Luis Garcíac, Steven Moseleyb, Elena Gordoa
Afiliaciones: aDepartamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, , Universidad de Sevilla.
El hidrógeno es un vector energético clave para una sociedad descarbonizada. Actualmente, su producción masiva depende del metano, pero nuevas tecnologías buscan generar hidrógeno verde sin emisiones de CO₂. Una de ellas es el proceso de steam-iron (SIP), basado en ciclos redox de óxidos de hierro con gases reductores y vapor de agua. Las unidades SIP, alimentadas por energías renovables, pueden producir y almacenar hidrógeno verde. El óxido de hierro se reduce a Fe metálico mediante: a) H₂ proveniente de flujos residuales generados por un electrolizador, b) bioetanol de biomasa o c) gasificación de residuos plásticos. Luego, el Fe se reoxida con vapor para generar hidrógeno de alta pureza.
Los reactores SIP operan en lechos fluidizados a 500-800 °C, donde la eficiencia se ve afectada por la sinterización y la reducción de porosidad de los propios pellets. Este estudio explora la fabricación de piezas metálicas porosas con polvos de Fe aleados con W y Mo mediante un equipo de bajo coste (por debajo de los 1000 €), que luego son impregnadas con óxidos metálicos de alta reactividad química.
Las piezas fueron impresas con una Ender 5 de bajo costo y caracterizadas mediante XRD y microscopía. Ajustando la proporción polvo-plástico, los parámetros de impresión y la sinterización, se lograron piezas metálicas con alta porosidad interconectada, optimizando la producción de hidrógeno y la estabilidad de los ciclos redox.
Palabras clave: Hidrógeno; aleado mecánico; impresión 3d; polvos nanométrico; sinterización; metales porosos.
78 – Un estudio de densificación de cerámicas de CaMnO3 dopadas con La3+ sinterizadas convencionalmente y por microondas
J. P. M. M. Rosa*a,b, S. O. A. Torresa, D. Thomazinia, and M. V. Gelfusoa.
J. P. M. M. Rosa*a,b, S. O. A. Torresa, D. Thomazinia, and M. V. Gelfusoa.
Afiliaciones: aUniversidade Federal de Itajubá, b Universitat Politècnica de València.
En este estudio, la Ca0,90La0,10MnO3 (CMO-La) se sintetizó utilizando el método de Pechini modificado. Los materiales de partida de alta pureza –carbonato de calcio (CaCO3), óxido de lantano (La2O3) y óxido de manganeso (MnO), cada uno con una pureza superior al 99,5 %– fueron pesados en proporciones estequiométricas y solubilizados en soluciones ácidas diluidas, las cuales fueron posteriormente mezcladas. La mezcla resultante se secó a 343 K durante 24 horas. Según el análisis térmico diferencial (ATD), la calcinación se llevó a cabo a 1073 K durante 3 horas para promover la formación de fase. Los polvos calcinados se prensaron uniaxialmente en forma de pastillas con forma de disco (∼12 mm de diámetro, ∼2 mm de espesor) a una presión de 175 MPa. La sinterización convencional se realizó a 1373 K, con tiempos de mantenimiento de 1, 3 y 24 horas. La sinterización por microondas se llevó a cabo mediante irradiación a 2,45 GHz bajo flujo de aire por convección natural, con una temperatura de procesamiento de 1473 K y tiempos de mantenimiento de 0, 15 y 30 minutos. Las densidades finales de las muestras sinterizadas convencionalmente variaron entre el 79,9 % y el 82,8 % de la densidad teórica, destacando el impacto del tiempo de mantenimiento en el comportamiento de densificación de la CMO-La. Para la sinterización por microondas, la muestra sinterizada durante 15 minutos presentó una densificación del 92,8 %, confirmando el beneficio de la sinterización por microondas.Palabras clave: CaMnO₃. Dopaje. Tiempo de mantenimiento. Sinterización por microondas. Densificación..
79 – Fabricación aditiva de monolitos de Ni-Ceria para la metanización de CO2
João P. G. Queirós e Cunhaa,b,c, Isabel Serranob,c, Gemma Fargasa,c.
João P. G. Queirós e Cunhaa,b,c, Isabel Serranob,c, Gemma Fargasa,c.
Afiliaciones: aCIEFMA-Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universitat Politècnica de Catalunya, b Instituto de Técnicas Energéticas y Departamento de Ingeniería Química, Universitat Politècnica de Catalunya, cCentro de Investigación en Ciencia e Ingeniería Multiescala de Barcelona, Universitat Politècnica de Catalunya.
Las tecnologías de fabricación aditiva están revolucionando la fabricación de catalizadores cerámicos mediante geometrías complejas y control preciso de la microestructura para mejorar su rendimiento catalítico y, simultáneamente, la eficiencia del proceso al disminuir la inversión inicial y los pasos de producción. En este trabajo, se explora la Escritura Directa de Tinta (Direct Ink Writing, DIW) para fabricar de monolitos basados en níquel-ceria (Ni-CeO₂), destinados a la metanación catalítica de CO₂, un proceso clave para la captura de dióxido de carbono y producción de metano. Los polvos de CeO₂ se sintetizaron mediante síntesis de precipitación. Se prepararon tintas de base de hidrogel que contenían ceria y Pluronic F-127 con un 5.0% de Ni en peso, introducido como Ni(NO3)2.6H2O. Se imprimieron monolitos rectilíneos con distintos grados de relleno mediante DIW y se sinterizaron a temperaturas entre 1000-1300°C. Se analizaron la microestructura, la distribución de fases y la composición superficial de los monolitos mediante Microscopía Electrónica de Barrido equipado con Espectroscopía de Energía Dispersiva de Rayos X, Difracción de Rayos X, Espectroscopía Raman, y Espectroscopía de Fotoelectrones de Rayos X. Finalmente, se evaluó el rendimiento catalítico en la reacción de metanación de CO₂ con H2 (1:4 vol: vol). Los catalizadores monolíticos de Ni-CeO₂ se fabricaron con éxito, alcanzando una conversión de CO₂ superior al 70% y una alta selectividad hacia CH₄ (>95% a 400°C). Estos prometedores resultados muestran el potencial de la fabricación aditiva en el desarrollo de catalizadores monolíticos, proporcionando una ruta eficiente y escalable para aplicaciones energéticas sostenibles. .Palabras clave: Pulvimetalurgia; Fabricación aditiva; Escritura directa de tinta; catalizadores Ni-Ceria; Metanación de CO2.
80 – Influencia de los métodos de fabricación en la microestructura y la resistencia a la oxidación a alta temperatura de una aleación de alta entropía eutéctica.
Rita Carbajalesa; Celia Sobrinob; Paula Alvaredo a.
Rita Carbajalesa; Celia Sobrinob; Paula Alvaredo a.
Afiliaciones: aDepartamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química, Universidad Carlos III de Madrid, b Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos, Universidad Carlos III de Madrid.
Las aleaciones de alta-entropía (HEAs) han surgido como una opción prometedora para aplicaciones a alta temperatura debido a su capacidad para lograr una excelente resistencia a la oxidación. No obstante, las condiciones de procesamiento juegan un papel crucial en la determinación de la microestructura final y, en consecuencia, en las propiedades del material. Este estudio analiza el impacto de diferentes métodos de fabricación en la microestructura, las propiedades mecánicas y el comportamiento frente a la oxidación a alta temperatura de una aleación de alta entropía eutéctica (EHEA) no equiatómica AlCrCoFeNi2.1. La aleación fue fabricada mediante fusión por arco (casting) y dos técnicas de pulvimetalurgia (PM): sinterización por plasma de chispa (SPS) y sinterización por resistencia eléctrica (ERS), ambas utilizando polvos atomizados por gas. Aunque el método de fabricación no alteró significativamente las fases principales presentes, sí modificó parcialmente la morfología de la microestructura. Todas las muestras presentaron fases BCC y FCC, pero las muestras de casting mantuvieron una estructura lamelar mientras las de PM, aunque mantienen la estructura lamelar, exhibieron estructuras globulares en ciertas regiones. Además, la PM refinó el tamaño de grano, mejorando las propiedades mecánicas. Durante los ensayos de oxidación las muestras de PM mostraron capas de óxido más delgadas y homogéneas. No obstante, la presencia de porosidad, principalmente en ERS, sigue siendo un factor crítico. Estos resultados resaltan el potencial de las técnicas de PM para optimizar la microestructura y el desempeño de las HEAs, consolidándolas como alternativas viables para aplicaciones a alta temperatura.Palabras clave: Aleaciones de alta entropía; HEA; fabricación; oxidación; alta temperatura.