Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

Diseño y fabricación de moldes para solidificación direccional en aleaciones de aluminio

Se explica el diseño de moldes cerámicos que brinden un adecuado aislamiento térmico, para ser usados en ensayos de solidificación direccional de aleaciones de aluminio. Se estudiaron seis mezclas compuestas de arena sílice, bentonita, caolín y feldespato, en proporciones variables; estos componentes se escogieron dada su estabilidad dimensional a las temperaturas de ensayo y a que no reaccionan con las aleaciones de aluminio vaciadas. Para la fabricación de los moldes se eligió la composición 60% sílice, 16% bentonita, 16% caolín y 8% feldespato (en seco); en atención a la mejor resistencia al manejo (en húmedo y a la temperatura del ensayo de solidificación) que presentó esta mezcla. Además, dicha mezcla mostró buena colapsibilidad, propiedad indispensable para liberar el lingote producido y los termopares utilizados en los ensayos de solidificación. Se determinó un espesor de pared del molde de 2 cm, considerando cálculos teóricos de transferencia unidireccional de calor por conducción en estado no-estacionario y la facilidad para el moldeo manual de la mezcla elegida. El secado y sinterización parcial de los moldes definitivos se realizó durante 37 h, en seis etapas térmicas (25, 70, 100, 200, 300 y 1000ºC) de diferentes duración. Finalmente, se validó la aplicabilidad de los moldes fabricados mediante el vaciado en los mismos de una aleación Al-8,86% Si-0,21% Fe, encontrándose que cumplen con el objetivo planteado.

This work explains the design process of isolating ceramic moulds to be used in experimental set-ups for directional solidification of aluminium alloys. Six mixtures composed of silica sand, bentonite, kaolin and feldspar, in different proportions, were studied. These components were chosen due to their dimensional stability at high temperatures and also because these ceramic materials do not react with molten aluminium alloys. For the manufacturing of the moulds, a mixture composed by 60% silica, 16% bentonite, 16% kaolin and 8% feldspar (dry weight) was chosen, because it exhibited a better handling resistance (in green and also at high temperatures). This mixture also showed a good collapsibility, an important property to grant the recovery of the ingot produced during the solidification tests and the recovery of the thermocouples used. A 2 cm moulds wall thickness was determined, considering non-stationary, unidirectional, conductive heat transfer and the ease for hand-based shaping of the moulds. Drying and partial sintering of the green moulds was performed through a stepwise heat treatment that lasted 37 h (25, 70, 100, 200, 300 y 1000ºC for different times, each step). Finally, the moulds were tested by pouring a molten aluminium alloy (Al-8.86% Si-0.21% Fe), and they were found feasible for the directional solidification tests proposed.

Caracterización Estructural de distintas fracciones Aisladas del crudo extrapesado Carabobo

En el presente trabajo se realizó el aislamiento y caracterización estructural de asfaltenos y otros surfactantes naturales del crudo extrapesado venezolano Carabobo, antes llamado Cerro Negro, utilizando un método de extracción Soxhlet modificado. Los resultados sugieren que en la fracción ácida aislada están presentes por lo menos dos tipos de compuestos uno con características ácidas y de bajo peso molecular y otro de mayor peso molecular muy semejante a los asfaltenos.

In this paper it was made the isolation and structural characterization of asphaltenes and other natural surfactants extracted from Carabobo extra-heavy Venezuelan crude oil using modified Soxhlet extraction method. The results suggest in the isolated acid fraction the presence of almost two types of compounds, where one of them is a compound with acid characteristics and low molecular weight, while the other show high molecular weight and characteristic very similar to asphaltenes.

Síntesis y Caracterización de Ferritas de Manganeso por Vía Hidroquímica

El proceso de formación de ferritas puede ser aplicable en la eliminación de iones de Mn2+ contenidos en medios acuosos contaminados de la industria minera. El objetivo del trabajo ha sido aplicar la vía hidroquímica de formación de ferritas para formar ferritas de manganeso y lograr altas eficiencias de purificación en medios acuosos. Se han conseguido eficiencias de extracción superiores al 98%. Las mejores condiciones de operación fueron, concentración de Mn2+ de 500 mg.L-1, temperatura de 60°C, tiempo 60 minutos, flujo de aire de 50 L.min-1, una velocidad de agitación de 530 rpm y trabajando a relaciones molares de concentraciones [Fe2+]/[Mn2+] de 15. Se propone la secuencia lógica de reacciones, que explican los fenómenos producidos en el proceso: xMn2+ + 3FeSO4 + 6NaOH + ½ O2 ® Mn xFe3-xO4 +3Na2SO4 + 3H2O +x[Fe2+ total]. Se dan a conocer las composiciones químicas y estequiométricas de las ferritas de manganeso obtenidas.

Ferrite formation can be used to remove Mn2+ ions from wastewater used in mineral processing. The deal of this work is to apply the hydrochemical process to promove the manganese ferrites formation in order to reduce the contamination level in aqueous medium. The results shown that it is possible to obtain purification efficiencies greater than 98%. The optimum operation conditions were: concentration of Mn2+ of 500 mg.L-1, temperature of 60°C, time 60 minutes, air flux of 50 L.min-1, stirring rate 530 rpm and molar ratio [ Fe2+]/[Mn2+] of 15. It is proposed the reaction mechanism: xMn2+ + 3FeSO4 + 6NaOH + ½ O2 ® Mn xFe3-xO4 +3Na2SO4 + 3H2O +x[Fe2+ total]. It is presented the chemical composition and stoichiometric of the manganese ferrites obtained.

Estudio de la influencia del par aniónico no₃^-- br^- en la síntesis del sistema cancrinita - sodalita

Se estudió la influencia de la composición aniónica nitrato-bromuro en la síntesis del sistema cancrinita-sodalita utilizando diferentes concentraciones de NaOH (3, 8 y 16 M) y diferentes relaciones en peso NaNO3/NaBr comprendidos entre 0 y 100%. La síntesis se realizó a partir de la zeolita X, a 80ºC y presión autógena por 40 h. Los sólidos obtenidos fueron caracterizados por: espectroscopía infrarroja (IR-TF), difracción de rayos X (DRX), análisis elemental por EDX y área superficial (AS). Con 100% de bromuro y una concentración de NaOH de 3M se generó hidroxisodalita con remanentes de zeolita X sin reaccionar, mientras que a 8 y 16 M se observó la transformación a bromosodalita. Para 25% de NaNO3 en el gel de reacción y a concentraciones de 3 y 16 M en NaOH, se evidencio la influencia del bromuro, ya que se obtuvo mezcla cancrinita nitrada y bromosodalita. Para el resto de las relaciones NaNO3/NaBr estudiadas (50, 75 y 100% p/p) y para todas las concentraciones de hidróxido utilizadas se obtuvo cancrinita nitrada como producto final. La técnica de EDX corroboró estos resultados. En las condiciones de trabajo, bajo las cuales se realizó esta investigación, no se evidenció la presencia de una fase intermedia cancrinita-sodalita.

The influence of the anionic nitrate bromide composition in the synthesis of the cancrinite-sodalite system using different concentrations of NaOH (3, 8 and 16 M) and different NaNO3/NaBr ratio (0 -100%) was studied. The synthesis was carried out with zeolite X at 80ºC and autogenous pressure during 40 hours. The obtained solids were characterized by: infrared spectroscopy (FT-IR), powder X-ray diffraction (XRD), elemental analysis using EDX and surface area (SA). To 100% bromide and 3 M NaOH hydroxysodalite containing unreacted zeolite X was obtained, while at 8 and 16 M NaOH bromosodalite was the final product. At 25% NaNO3 and 3 and 16 M NaOH in the reaction gel, the bromide influence was observed because a mixture of nitrated cancrinite and bromosodalite was obtained. For other NaNO3/NaBr ratio (50, 75 and 100% w/w) and for all the hydroxide concentrations nitrate cancrinite was obtained as the final product. These results were supported by EDX analyses. In the present work none cancrinite-sodalite intermediary phase was obtained.

Influencia del estado de consumibles y del precalentamiento en la susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno en la soldadura de un acero para blindajes

Fue evaluada la susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno (AIH) en soldaduras de un acero para blindajes bajo especificación MIL A46100 usando un ensayo de implante con geometría modificada, metal de aporte AWS E11018M y el proceso al arco eléctrico con electrodo revestido SMAW con baja entrada de energía. Las soldaduras estudiadas se produjeron con y sin aplicación de precalentamiento, y utilizando electrodos con y sin exposición a condiciones atmosféricas. Se encontró que la susceptibilidad al AIH se incrementó bajo condiciones inapropiadas de almacenamiento y manejo de electrodos, mientras que el precalentamiento no tuvo incidencia relevante en el AIH.

The susceptibility to hydrogen induced cracking (AIH) of welding joints in an armor steel specification MIL A46100 using an implant test with modified geometry, recovering electrodes AWS E11018M and SMAW process with low input energy was evaluated. The welded joints were produced with and without preheating and using welding electrodes with and without exposure to atmospheric conditions. The AIH resistance was severely impaired by improperly stored conditions of the welding electrodes. Preheating conditions did not preclude AIH.

Obtención de Nanopartículas de ZrO₂ Dopado con Y₂O₃ Utilizando Rutas Químicas

Los polvos cerámicos del sistema ZrO2-Y2O3 son utilizados en la fabricación de electrolitos sólidos para las celdas de combustible ya que ellos presentan alta conductividad iónica. Tanto la morfología como el tamaño de partícula de los polvos cerámicos son características importantes para la determinación de las propiedades eléctricas finales del dispositivo y es por esto que se hace necesario el estudio de los mecanismos de formación de las partículas, durante el desarrollo de los métodos de síntesis, y el control de los parámetros involucrados durante el proceso para obtener polvos cerámicos con características micro-estructurales y propiedades físicas predeterminadas. En este trabajo se sintetizó circonia dopada con itria utilizando tanto precipitación controlada (MPC) como el método de precursor polimérico (Pechini) obteniéndose polvos cerámicos nanométricos de ZrO2 en fase cúbica. Este producto de síntesis se caracterizó adecuadamente utilizando Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopia Infrarroja con Transformada Rápida de Fourier (FTIR) y Microscopia Electrónica de Transmisión (MET). Además, con base en los resultados experimentales, se propone un mecanismo para la formación de las partículas.

The ceramic powders of the system ZrO2-Y2O3 are used in solids electrolytes fabrication for fuel cells because of its high ionic conductivity. As much the morphology as the particle size of the ceramic powders are important characteristics for the determination of the electric properties of the device; this is the reason to study the particles mechanisms formations during the development of the synthesis method. It is important the control of the involved parameters during the process to obtain ceramic powders with micro-structural and physical properties predetermined. ZrO2 doped with Y2O3 was synthesized using Controlled Precipitation Method (CPM), and Polymeric Precursor Method (Pechini). The obtained products were nano-metric ceramic powders of ZrO2 in cubic phase. The powders were characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier Transformed Infrared Spectroscope (FTIR) and Transmission Electronic Microscopy (TEM) Also, with base in the experimental results, it is proposed a mechanism for the particles formation.