Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

Desafíos para la implementación de instrumentación para ensayos in situ de deformación a alta temperatura en el microscopio electrónico de barrido

Los mecanismos de falla en materiales estructurales se encuentran bajo constante investigación. Hoy en día, la implementación de sofisticados experimentos in situ en microscopía electrónica ha generado nuevo conocimiento en diferentes campos como la química, física y la ciencia de los materiales, al permitir la observación directa de una amplia variedad de fenómenos a escalas de micrones o inclusive atómica. Estos experimentos pueden envolver el control de la temperatura y la atmósfera, la aplicación de esfuerzos mecánicos, campos eléctricos y/o magnéticos, entre otras condiciones, las cuales son impuestas sobre la muestra, mientras la respuesta o evolución del sistema es registrado. Un novedoso sistema para la realización de ensayos de deformación y calentamiento in situ en un microscopio electrónico de barrido (MEB) hace posible la observación en tiempo real de fenómenos con resolución de 5 μm, produciendo datos tanto cualitativos como cuantitativos. Esta infraestructura fue usada para el estudio del mecanismo asociado al deslizamiento de contorno de grano (DCG) y su efecto en el fenómeno de agrietamiento a alta temperatura conocido como fractura por pérdida de ductilidad (Ductility-Dip Cracking, DDC). Esta metodología fue aplicada al estudio del comportamiento mecánico de los metales de aporte ERNiCrFe-7 y ERNiCr-3, usados para soldadura de aleaciones de Ni, cuando son deformados entre 700 y 1000 ºC. La susceptibilidad al DDC (límite de deformación, εmin) fue cuantificada para ambas aleaciones. Los valores de εmin para el ERNiCrFe-7 y el ERNiCr-3 fueron de 7,5 % y 16,5 %, respectivamente, confirmando la mayor resistencia del ERNiCr-3.

Failure mechanisms in structural materials have been under investigation for several years. Nowadays, the implementation of sophisticated in situ electron microscopy tests is providing new insights in several fields of chemistry, physics, and materials science by allowing direct observation of a wide variety of phenomena at submicron and even atomic scale. These experiments may involve controlled temperature and atmosphere, mechanical loading, magnetic and/or electric field among other conditions that are imposed to the sample while its response or evolution is registered. A novel in situ high temperature-strain test into a Scanning Electron Microscope (SEM) makes possible the real-time observation of phenomena with resolution of 5 μm, providing qualitative and quantitative data. This setup was used to study the Grain Boundary Sliding (GBS) mechanism and its effect on the high temperature cracking phenomenon known as Ductility-Dip Cracking (DDC). This methodology was applied to study the mechanical behavior of Ni-base filler metal alloys ERNiCrFe-7 and ERNiCr-3, which were evaluated between 700 and 1000 ºC. The DDC susceptibility (threshold strain, εmin) for both alloys was quantified. The εmin of ERNiCrFe-7 and ERNiCr-3 alloys was 7.5 % and 16.5 %, respectively, confirming the better resistance of ERNiCr-3 to DDC.

Caracterización biológica y mecánica de α- alúmina nano y micrométrica como material potencial para reconstrucción de tejido óseo

El óxido de aluminio denso y de orden micrométrico ha sido empleado por varios años en cirugía ortopédica debido a su buena resistencia mecánica, los bajos coeficientes de fricción y desgaste, y su naturaleza inerte, que lo hace químicamente estable en ambientes fisiológicos, lo cual garantiza una alta biocompatibilidad. En cuanto a su uso como componente de matrices microporosas para regeneración de tejido óseo se ha evaluado su citotoxicidad in vitro e in vivo, confirmando que en forma porosa tampoco presenta efectos citotóxicos, mientras que el mejoramiento en la resistencia mecánica de piezas porosas aún continúa investigándose. Este trabajo comparó la viabilidad biológica in vitro y la resistencia a la flexión de matrices conformadas con alúmina de orden micro y nanométrico, con el fin de estudiar la posibilidad de emplear la alúmina nanométrica en la fabricación de matrices para regeneración ósea con mayor resistencia mecánica que los biocerámicos utilizados actualmente. La evaluación de citotoxicidad y genotoxicidad in vitro se realizó por medio de los ensayos MTT, test cometa y micronúcleos; los resultados obtenidos sugieren que los medios condicionados con polvos de α-Al2O3 nanométrica son biocompatibles al no presentar efectos negativos ni alteraciones en el ADN de células mononucleares de sangre periférica humana. La alúmina con tamaño nanométrico proporcionó matrices de mayor resistencia a la flexión equibiaxial (11,40±1,72MPa) que las probetas realizadas con partículas micrométricas (5,27±0,82 MPa), evaluadas según la norma ASTM C1499 - 09, lo cual evidencia el efecto del tamaño de partícula sobre la resistencia mecánica, posiblemente debido a diferencias en los procesos de pre-sinterización y densificación del material. El óxido de aluminio con tamaño nanométrico proporcionó matrices biocompatibles y de mayor resistencia a la flexión que las probetas realizadas con partículas micrométricas, resultado que lo convierte en un material prometedor para el uso en regeneración de tejido óseo.

Thick and micrometric aluminum oxide has been used for several years in orthopedic surgery because of its good mechanical properties, low friction and wear coefficients, and inert nature, which makes it chemically stable in physiological environments guaranteeing high biocompatibility. Regarding its use as a component of microporous matrixes for bone tissue regeneration, it has been tasted its cytotoxicity in vivo and in vitro, confirming that porous shape has no cytotoxic effects, while the enhancing in mechanical strength of porous pieces is still being investigated. This research compared the biological viability in vitro and the flexural strength of matrixes formed with aluminum oxide of micro and nanometric order, in order to study the possibility of employing nanometric alumina in fabrication of matrixes for bone regeneration with higher mechanical strength than bioceramics, which are currently offered. Cytotoxic and genotoxic in vitro studies were tasted using MTT test, cometa test and micronucleus test; which suggest that conditioned media with α-Al2O3 nanometric powder are biocompatible bearing no negative effects or alterations in mononuclear cells DNA of peripheral human blood. Nanometric alumina provided matrixes with higher equibiaxial flexural strength (11,40±1,72MPa) than micrometric material specimens (5,27±0,82 MPa), evaluated according to ASTM C1499 - 09, which evidence the effect of size particle in mechanical strength, likely due to differences in pre-sintering process and densification of each material. Aluminum oxide nanometric sized provided biocompatible matrixes with better flexural strength than samples made with micrometric particles; therefore it becomes a promising material for using in bone regeneration.

Modificación de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNTC´s) usando ácido acético y anilina mediante radiación ultrasónica

En este trabajo se presenta el estudio de la modificación superficial de MWNTC´s (nanotubos de carbono de pared múltiple) usando ácido acético y anilina, asistido por ultrasonido. Los MWNTC´s modificados se caracterizaron por espectroscopia FT-IR (ATR), donde apreciamos las señales características de los ácidos carboxílicos y de las aminas. Otra caracterización que se llevó a cabo fue la medición del ángulo de contacto de MWNTC´s sin modificar y modificados. Se midió la turbidez de las diversas soluciones de los MWNTC´s modificados en diferentes solventes, demostrando así la modificación superficial de los MWNTC´s con ácido acético y anilina. Y por ultimo se obtuvieron imágenes de SEM de las modificaciones llevadas a cabo.

This work shows the study of surface modification of MWNTC's (multipled-walled carbon nanotubes) using acetic acid and aniline, assisted by ultrasound. The MWNTC's modified were characterized by FT-IR(ATR) spectroscopy, where we see the characteristic signs of carboxylic acids and amines. Another characterization was carried out measuring of the contact angle of unmodified and modified MWNTC´s. We measured the turbidity of various solutions of MWNTC's modified in diverse solvents. Demonstrating the surface modification of the MWNTC's with acetic acid and aniline. And finally SEM images of the modifications made were obtained.

Caracterización estructural del semiconductor ternario Cu₂GeSe₄

El compuesto semiconductor ternario Cu2GeSe4 ha sido caracterizado mediante difracción de rayos-X en muestras policristalinas y refinado por el método Rietveld. Este compuesto cristaliza en el sistema cúbico, grupo espacial F 3m (N° 216), Z = 1, con parámetros de celda unidad a = 5.5815(3) Å y V = 173.88 (3) Å³. El refinamiento de 10 parámetros instrumentales y estructurales convergió a las figuras de mérito Rp= 4.4%, Rwp= 6.8%, Rexp= 5.5%, R B= 6.0% y S= 1.2 para 4001 intensidades y 28 reflexiones independientes. La estructura del Cu2GeSe4 pude ser descrita como derivada de la blenda de zinc donde los átomos de Zn están reemplazados por átomos de Cu y Ge, y por vacancias catiónicas.

The ternary semiconductor compound Cu2GeSe4 has been characterized by means of X-ray powder diffraction and refined by the Rietveld method. This compound crystallizes in the cubic system, space group F 3m (Nº 216), Z = 1, with unit cell parameters a = 5.5815(3) Å and V = 173.88 (3) Å³. The refinement of 10 instrumental and structural parameters converged to the figures of merit Rp= 4.4%, Rwp= 6.8%, Rexp= 5.5%, R B= 6.0% and S= 1.2 for 4001 step intensities and 28 independent reflections. The Cu2GeSe4 structure can be described as derivative of the zincblende where Zn atoms are replaced by Cu and Ge atoms, and cationic vacancies.

Hacia la mímesis de la seda de araña a partir de poliuretanos con segmentos cortos de unidades rígidas y semiflexibles

La capacidad de absorber energía mecánica por un material viene determinada por el concepto de tenacidad. Materiales con alta tenacidad, tales como la seda de araña, pueden ser empleados en numerosas aplicaciones que van desde la ingeniería civil a la biomedicina, además de seguridad vial o defensa. Los poliuretanos elastoméricos son materiales de gran versatilidad en cuanto a composición y propiedades, resultando atractivos para tratar de mimetizar la seda de araña de manera sintética, debido a ciertas similitudes en cuanto a propiedades y morfología. En este trabajo se presentan los resultados de la síntesis y caracterización de una nueva familia de poliuretanos segmentados, formados por segmentos cortos, tanto de cadenas semiflexibles como de cadenas rígidas o cristalinas. El uso de segmentos cortos semiflexibles, es la innovación principal de este trabajo, ya que usualmente los poliuretanos elastoméricos se preparan con dioles de masas moleculares entre 2000-4000 g mol-1. La introducción de segmentos semiflexibles de baja masa molecular pretende dotar a estos materiales de una mayor capacidad de asociación intermolecular por puente de hidrógeno, manteniendo las propiedades elastoméricas. Los materiales han sido caracterizados mediante espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR), microscopía de fuerzas atómicas (AFM), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y ensayos mecánicos de tracción.

The capacity to absorb mechanical energy is determined through the concept of toughness. Materials with high toughness such as spider silk, could be used in numerous fields like civil engineering, biomedicine, vial-security or defense. Elastomeric polyurethanes are attractive to try to mimic spider silk through a synthetic pathway due to the materials similitudes in terms of properties and morphology. This work presents results on the synthesis and characterization of a new family of segmented polyurethanes formed by short units of semiflexible and stiff or crystalline segments. The use of semiflexible short units is the principal innovation of this work, since usually the semiflexible segments are composed of diols of molecular weights in the range 2000-4000 g mol-1. The introduction of short length semiflexible segments aims to endow the material a higher capacity of interchain hydrogen bonding at the same time it retains the elastomeric behavior. The materials were characterized by Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC) and tensile testing.

Efecto del tratamiento térmico sobre las propiedades magnéticas y estructurales del sistema FE_56.25AL_43.75 preparado por aleamiento mecánico

The study of the Fe56.25Al43.75 system prepared by Mechanical Alloying (MA), using elementary powders, at milling times of 12, 24, 48, 72, and 96 hours, named MA0 samples, showed that the alloy is consolidated at 48 hours. Samples that were consolidated at this time were heat treated. This procedure consisted in heating the encapsulated specimens in quartz tubes under inert atmosphere conditions (Ar gas) at 700 ºC for 9 days in a furnace. After this time, the samples were mechanically alloyed for times ranging from 1 to 48 hours. These samples, named MA1, were studied using Mössbauer Spectrometry (MS) and (X-Ray Diffraction) XRD aiming to obtain information on their magnetic and structural properties. XRD results of MA0 samples allow us to prove that they are nanostructured with a single FeAl BCC disordered phase with an approximately constant lattice parameter of 2.900 Å, and crystallite size which decreases with the increase of milling time. For the MA1 samples XRD results show that they exhibit some degree of ordering. The X-ray diffraction spectra allow to identify the FeAl, Fe3Al, FeO and α-Fe phases. All the phases tend to disappear except the FeAl phase. The MS results of the MA0 samples prove that the FeAl phase is ferromagnetic. An increase of the mean hyperfine field (MHF) was found due the increase of the structural disorder induced by the MA process. From MS of MA1 samples it was found that for times of 0, 1, 4, 8, and 12 hours, there is a disordered tendency and it was necessary to add a doublet, associated to paramagnetic sites of the FeAl phase, in order to obtain a better fit. Likewise for milling times of 24 and 48 hours, the doublet was changed by another which is associated with the FeO phase (wüstite), maybe due to an oxidation promoted by a leak in the seal of the jars.

El estudio del sistema Fe56.25Al43.75 preparado por aleamiento mecánico (AM), utilizando polvos elementales, a tiempos de molienda de 12, 24, 48, 72 y 96 horas, llamadas muestras MA0, mostro que la aleación se consolida a 48 horas. Las muestras que fueron consolidadas a este tiempo fueron tratadas térmicamente. Este procedimiento consistió en calentar los especimenes encapsulados en tubos de cuarzo en atmósfera inerte (gas Ar) a 700 ºC durante 9 días en un horno. Después de este tiempo, las muestras fueron mecánicamente aleadas para tiempos entre 1 y 48 horas. Estas muestras, llamadas MA1, fueron estudiadas por Espectrometría Mössbauer (EM) y Difracción de Rayos-X (DRX) con el objetivo de obtener información de sus propiedades magnéticas y estructurales. Los resultados de DRX de las muestras MA0 nos permiten probar que ellas son nanoestructuradas con solo la fase FeAl BCC desordenada, con un parámetro de red aproximadamente constante de 2.900 Å, y un tamaño de cristalito que decrece con el incremento del tiempo de molienda. Para las muestras MA1 los resultados DRX muestran que ellas exiben un cierto grado de orden. Los espectros de DRX permiten identificar las fases FeAl, Fe3Al, FeO y α-Fe. Todas las fases tienden a desaparecer excepto la FeAl. Los resultados de EM de las muestras MA0 prueban que la fase FeAl es ferromagnética. Se encontró un aumento del campo hiperfino medio (CHM) debido al aumento del desorden structural inducido por el proceso de AM. Por EM de las muestras MA1 se encontró que para tiempos de 0, 1, 4, 8, y 12 horas, existe una tendencia al desorden y fue necesario agregar un doblete, asociado a los sitios paramagnéticos de la fase FeAl, con el fin de obtener el mejor ajuste. Sin embargo para tiempos de molienda de 24 y 48 horas, el doblete fue cambiado por otro que fue asociado con la fase FeO (wüstite), tal vez debido a la oxidación promovida por fallas en la sellada de las jarras.

Esfuerzos residuales generados en el tratamiento térmico de temple para un cilindro de acero de medio carbono, simulación por elementos finitos y verificación experimental

El objetivo de este trabajo es analizar la distribución de los esfuerzos residuales que surgen tanto de las variaciones volumétricas asociadas a las transformaciones de fase como de los gradientes térmicos producidos durante el enfriamiento, en un tratamiento térmico de temple de un cilindro de acero AISI/SAE 4340. El modelo matemático desarrollado con este objetivo, utiliza el programa AC3 para tratamientos térmicos, el cual prevé curvas de transformación, curvas de enfriamiento, microestructura y dureza del material en 20 posiciones entre la superficie y el centro del cilindro, para alimentar un modelo no lineal elasto-plástico de acoplamiento termo-mecánico desarrollado a través del método de elementos finitos. Los valores de las propiedades físicas y mecánicas requeridos en el modelo, fueron incluidos teniendo en cuenta la dependencia de la temperatura y las fases presentes, en función del tiempo de tratamiento. La verificación experimental del modelo numérico se efectuó por medio de difracción de rayos X utilizando el método de sen²ψ. Los resultados del modelo numérico y experimental tuvieron compatibilidad significativa y mostraron campos de esfuerzos residuales de compresión en la superficie con valores superiores en la dirección tangencial.

The aim of this work is to analyze the distribution of residual stresses resulting from combination of volumetric changes due to heat gradients and phase changes occurring during the quenching process of 4340 steel cylinder. The mathematical model used for this objective uses the AC3 program for modeling thermal treatments which provides transformation curves, cooling curves, microstructure and material hardness in 20 positions between the surface and the center of the cylinder, whose results were fed into a finite element model, considering thermal-mechanical coupling and non-linear elastic-plastic behavior. The values of the physical and mechanical properties required in the model, were included taking into account the temperature dependence and the phases present, depending on the treatment time. The results of the modeling have been compared to experimental measurements of the residual stresses at the surface, through X-Ray diffraction techniques and using the sin²ψ method. The results obtained from the numerical model showed a significant correspondence in comparison with the experimental results and indicates that the most significant stresses are tangential.

Estudio de garnieritas venezolanas tratadas con hidróxido de amonio para su uso como soporte de catalizadores de hidrodesulfuración

La garnierita, un compuesto formado por las fases minerales de talco y serpertina, es rico en Ni. Este compuesto fue tratado con diferentes concentraciones de hidróxido de amonio: 0, 2 y 4 M con fin de aumentar el área específica del sólido. Luego, el mineral tratado con la base fue impregnado con una solución de Mo (15% p/p como MoO3). Estos sólidos fueron caracterizados por las técnicas fisicoquímicas tales como: DRX, FT-IR, medidas de área específica BET y análisis químico. Los sólidos impregnados con Mo fueron probados en la reacción de hidrodesulfuración (HDS) de tiofeno; los resultados encontrados determinaron que existe una relación entre la conversión de la reacción de HDS y el área específica de estos sólidos.

Garnierite, it is a compound forming for talc and serpentine mineral phases, it is rich in Ni. This compound was treated with different ammonium hydroxide concentrations: 0, 2 and 4M for increasing the specific area of these solids. Then, the base treated mineral was impregnated with a Mo solution (15% w/w as MoO3). These solids were characterized by physicchemical technique different such as: X-ray diffraction, FT-IR, BET specific area and chemical analysis. Mo impregnated solids were tested in the thiophene hydrodesulfurization reaction; Results showed a relationship between the HDS reaction and the specific area of these solids.

Caracterización eléctrica y estimulación de células electrogénicas usando el polímero conductor PEDOT combinado con PEDOT:PSS/PVA/EG

Modern microelectrode arrays are being developed with emergent materials and approaches that provide properties superior to conventional metallic and inorganic semiconductor based electrodes. Newer materials include conducting polymers, nanotubes and graphene-based films. Here we propose a composite mixture with controlled electrical properties based on the p-type conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS). To improve the biocompatibility and conductivity of the material, we added a combination of the polar organic compound ethylene glycol (EG), the surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) and polyvinyl alcohol (PVA). Using these mixtures, we fabricated films to interface electrical stimuli with rodent skeletal muscle fibers and ventricular cardiomyocytes. We demonstrated strong contractile responses and excellent biocompatible cell coupling with polymer-based films.

Arreglos de microelectrodos modernos están siendo desarrollados con materiales y enfoques emergentes que proporcionan propiedades superiores a los electrodos basados en semiconductores metálicos e inorgánicos convencionales. Estos nuevos materiales incluyen polímeros conductores, nanotubos de carbono, películas basadas en grafeno, etc. En este trabajo proponemos un compuesto con propiedades eléctricas controladas usando el polímero conductor tipo p Poli(3,4- etilenodioxitiofeno) dopado con poli(estirenosulfonato) (PEDOT: PSS). Con el fin de mejorar la biocompatibilidad y la conductividad del material añadimos una combinación del compuesto orgánico polar glicol etileno (EG), el dodecil sulfato de sodio tensoactivo (SDS) y el alcohol de polivinilo (PVA). Usando estas mezclas fabricamos películas para construir interfaces eléctricas y estimular dos tipos de células biológicas electrógenicas. Nuestros resultados muestran fuertes respuestas contráctiles de las fibras musculares esqueléticas y cardiomiocitos ventriculares de ratas, así como un excelente acoplamiento biocompatible de las células tras la excitación usando las películas basadas en polímeros.

Elaboración de nanocompuestos metal-polímero: Fe/PCL

En el presente trabajo presentamos un novedoso sistema para la elaboración de nanocompuestos metal-polímero, estructurados como nanopartículas embebidas en una matriz polimérica. Para la elaboración de tales muestras se diseñó y construyó un dispositivo termo-mecánico, adaptado a una cámara de Pulverización Catódica con Magnetrón DC, para fundir polímeros in situ e incorporarles partículas metálicas. El dispositivo consta de un recipiente metálico calentado mediante una resistencia eléctrica y de un cilindro rotante, impulsado por un motor paso a paso con control computarizado, que expone el polímero fundido al material pulverizado por el magnetrón. Se reportan los resultados obtenidos al pulverizar Fe metálico sobre Policaprolactona fundida. Los resultados obtenidos nos permiten concluir que bajo las condiciones de trabajo usadas, con nuestro método se logra incorporar en el polímero nanofilamentos de Fe metálico con valores promedio de 150 nm de largo y 21 nm de espesor.

A novel system for the preparation of nanocomposites metal-polymer, structured as nanoparticles embedded into a polymer matrix is presented in this work. For the preparation of such samples it was designed and built a thermomechanical device, adapted to a DC magnetron sputtering chamber, in order to melt polymers "in situ" and to incorporate into them metallic nanoparticles, generating in this way metal-polymer nanocomposites. The device consists of a metal container heated by an electrical resistor, and of a rotating cylinder, driven by a step motor with computer control, which exposes the melted polymer to the material sputtered by the magnetron. We report the results obtained by sputtering metallic iron on Polycaprolactone as the polymer melt. The results allow us to conclude that, with our method one can incorporate into the polymer nanowires of metallic iron with average values of 150 nm long and 21 nm thick.

Obtención de concretos autocompactantes empleando residuos de demolición

Uno de los principales problemas ambientales es la disposición o reciclaje de los materiales de desechos de construcción y/o demolición y el gran volumen de estos, que en una ciudad como Bogotá es del orden de 15 millones de metros cúbicos por año. Uno de los materiales más comunes en estos escombros son los residuos de ladrillos de arcilla unidos con mortero de cemento (residuo de mampostería-RM), que son una fracción importante del volumen total de desechos. Por tal motivo, el objetivo de esta investigación fue la utilización de los residuos de mampostería molido en la producción de concretos autocompactantes (CAC) como reemplazo del cemento en porcentajes entre el 10% y el 50%. Las propiedades en estado fresco de los CAC se evaluaron mediante los ensayos de flujo de asentamiento con cono de Abrams, caja en L y embudo en V. Para poder mantener un flujo adecuado de los CAC se requirieron incrementos en el contenido de aditivo superplastificante cuando la sustitución del cemento era mayor. Igualmente, se evaluaron propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión y a la tracción indirecta. Se obtuvieron resultados satisfactorios en porcentajes de sustitución del 10% y 20%, aunque con porcentajes más elevados de sustitución como 30% y 50% se alcanzaron resistencias importantes, aunque fueron inferiores. Basando en los resultados experimentales, se puede afirmar que el uso de residuo de mampostería en escombros de construcción es posible en la obtención de concretos autocompactantes. Ello trae consecuencias en disminución de costos y ventajas en aspectos ambientales.

One of the main environmental problems is the disposal or recycling of big volumes of waste materials from construction and / or demolition. One of the most common materials in these residues are waste clay bricks bonded with cement mortar (masonry waste-MW). Only a city as Bogotá, Colombia, produces approximately 15 million cubic meters each year of debris from construction. Therefore the aim of this investigation was the use of grinding masonry waste in the production of self-compacting concrete (SCC) as a replacement of cement at different percentages, ranging from 10% to 50% by weight. The Properties in fresh state of CAC were assessed using the slump flow cone Abrams, L-box and V- funnel. In order to maintain an adequate flow in the CAC was required increasing dosis of superplasticizer when the replacement of portland cement was greater. There was also an evaluation of mechanical properties such as compression strength and indirect tensile. The best results were obtained with substitution of cement in percentages of 10% and 20%; with higher rates of substitution as 30% and 50% there were achieved significant resistances, although they were slightly minors. Based on these experimental evidences, it can be said that the use of masonry waste is promising in the manufacture of self-compacting concrete, especially in the diminishing of costs of production and in the impact on environmental aspects.

Factores que controlan la distribución de organoarcillas entre las fases ricas en polibutadieno y en poliestireno en la síntesis de poliestireno de alto impacto

En este trabajo se investigó la influencia que ejercen algunos factores cinéticos y la química superficial de las partículas sobre la distribución y el grado de dispersión de arcillas en sistemas heterogéneos compuestos por poliestireno (PS) y polibutadieno (PB). El estudio se llevó a cabo en dos etapas. En la primera etapa, se estudió un sistema isotérmico simplificado, en ausencia de copolímero e involucró la preparación de mezclas de estos homopolímeros con arcillas modificadas comercialmente, empleando estireno (St) como solvente. En este caso, no se observó separación espontánea en macrofases. Por esta razón, se indujo el desmezclado por centrifugación y la composición de las fases separadas se determinó por calcinación y espectroscopia infrarroja (FTIR). La dispersión de la arcilla en algunas fases fue analizada por difracción de rayos X (XRD). La segunda etapa, contempló la incorporación de organoarcillas al poliestireno de alto impacto (HIPS), mediante la polimerización in situ mediada por nitróxidos. La morfología de las partículas de caucho y la dispersión de la arcilla fueron observadas por microscopía electrónica de transmisión (TEM). Tanto en las mezclas, como en la síntesis, la arcilla se concentró principalmente en la fase rica en PB, debido a la afinidad entre este homopolímero y los modificadores de la arcilla. En el caso de las mezclas, la presencia de arcilla previno el desmezclado aumentando su estabilidad. Se propusieron diferentes mecanismos para explicar este comportamiento. La estabilidad térmica de los HIPS sintetizados, aumentó con la presencia de la organoarcilla y con el incremento en el grado de dispersión de la arcilla en el polímero.

This work investigates the effect of kinetic factors and the surface chemistry of the particles on the dispersion and distribution of clays in heterogeneous system containing polystyrene (PS) and polybutadiene (PB). It was carried out in 2 stages. In the first stage, an isothermal system without copolymer was investigated; that involved simple blends of the mentioned homopolymers, of commerciallymodified clays, and of styrene (St) as solvent. In these soft blends, phase demixing was not spontaneous observed, but was induced by centrifugation. After demixing, the composition of the isolated phases was determined by calcination/infrared spectroscopy (FTIR); and in some phases, the clay dispersion was analyzed by X-ray diffraction (XRD). In the second stage, in situ and nitroxide-mediated polymerizations of the St-containing blends were carried out. The incorporation of the organo-clay particles into the different phases and morphology of the rubbery particles of the resulting high-impact polystyrenes (HIPSs), were observed by transmission electronic microscopy, TEM. The distribution of silicates between the phases was analyzed by calcination/FTIR. In all the samples (i.e., in those of simple blends and in those with polymerization), the clay was mainly incorporated into the PB-rich phase, due to the high affinity between PB and the clay modifiers. In the case of the soft blends, demixing was prevented by the increased stability introduced by the clay; and several mechanisms were proposed to explain such behavior. In the case of the synthesized HIPSs, their thermal resistances were increased by the presence of the modified clays and by increasing the degree of dispersion of the clay in the polymer.

Datos de difracción de rayos-X y refinamiento rietveld de los semiconductores calcogenuros ternarios AgInSe₂ y AgInTe₂

The ternary chalcogenides AgInSe2 and AgInTe2 were studied by X-ray powder diffraction structure refinement using the Rietveld method. Both compounds crystallizes with a chalcopyrite structure in the space group I 2d (N° 122), Z = 4, and unit cell parameters a = 6.0988(2) Å, c = 11.7086(6) Å, V = 435.51(3) Å³ for AgInSe2 and a = 6.4431(4) Å, c = 12.6362(9) Å, V = 524.57(6) Å³ for AgInTe2. Improved X-ray powder diffraction data are reported with figures of merit M19 = 84.0, F19 = 40.7 (0.0071, 66) for AgInSe2, and M20 = 80.8, F23 = 39.0 (0.0075, 79) for AgInTe2.

Los calcogenuros ternarios AgInSe2 y AgInTe2 se estudiaron mediante refinamiento Rietveld utilizando datos de difracción de rayos-X en muestras policristalinas. Ambos compuestos cristalizan con una estructura tipo calcopirita en el grupo espacial I 2d, (N° 122), Z = 4, y parámetros de celda unidad a = 6.0988(2) Å, c = 11.7086(6) Å, V = 435.51(3) Å³ para AgInSe2 y a = 6.4431(4) Å, c = 12.6362(9) Å, V = 524.57(6) Å³ para AgInTe2. Se reportan mejores datos de difracción de polvo con figuras de mérito M19 = 84.0, F19 = 40.7 (0.0071, 66) para AgInSe2, y M20 = 80.8, F23 = 39.0 (0.0075, 79) para AgInTe2.

Microstructural characterization of low carbon steels by atomic force microscopy

A descrição microestrutural de aços é feita frequentemente por meio das técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, que permitem identificar as principais fases e constituintes presentes. A complexidade microestrutural dos constituintes formados em maiores taxas de resfriamento, durante o resfriamento contínuo, dificulta a caracterização destes. Em especial, as microestruturas bainíticas e martensíticas fornecem características morfológicas de difícil visualização. A microscopia de força atômica foi usada visando complementar a microscopia óptica e eletrônica de varredura na descrição dos produtos do resfriamento contínuo de um aço baixo carbono com e sem adição de Nb. As amostras foram austenitizadas, algumas temperadas, enquanto outras resfriadas até Ar3 e Ar1 e, então, temperadas. A microscopia de força atômica permitiu determinar que, para ambos os aços, as amostras temperadas, a partir da temperatura de austenitização, apresentaram microestrutura predominantemente martensítica e bainítica. Por outro lado, as amostras interrompidas na Ar3 apresentaram ferrita poligonal e martensita e a formação de ferrita bainítica. Para as amostras temperadas a partir da Ar1, a microestrutura foi essencialmente ferrita e perlita fina.

Microstructural characterization of steels is normally performed using optical and scanning electron microscopy which allows identifying the most important phases and constituents in steels. Nevertheless, the microstructural complexity of some constituents during continuous cooling hinders the characterization of them; especially bainitic and martensitic microstructures provide rich morphology characteristics tough to solve properly. In this sense, atomic force microscopy was applied in order to provide complementary information to optical and scanning electronic microscopy in continuous cooling microstructural constituents of a low carbon and a Nb microalloyed low carbon steels. The samples were austenitized, some of them were quenched directly from austenitization temperature and others were cooling to Ar3 and Ar1 temperatures and then quenched. The samples quenched from austenitization temperature showed predominantly bainitic and martensitic microstructures, some microstructural characteristics were only elucidated with the combination between scanning electron microscopy and atomic force microscopy. On the other hand, the samples quenched from Ar3 temperature showed polygonal ferrite and martensite morphologies. Atomic force microscopy has also indicated the occurrence of bainitic ferrite. Concerning samples quenched from Ar1 temperature, the microstructure was essentially ferrite and fine perlite.

Resistencia al desgaste y a la corrosión de recubrimientos de DLC depositados sobre aceros AISI 304 y AISI 1020

En este trabajo se produjeron películas de DLC (Diamond-like Carbon) sobre sustratos de acero inoxidable AISI 304 y acero al carbono AISI 1020. Las películas fueron depositadas utilizando la técnica de descarga en plasma DC-pulsada PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) empleando hexano (C6H14) como gas precursor. Con el objetivo de elevar la adherencia de las películas a los substratos de acero, una intercapa de silicio amorfo fue depositada utilizando la misma técnica de deposición y gas silano (SiH4) como precursor. Las películas de DLC fueron caracterizadas a través de sus propiedades mecánicas y tribológicas, así como de su resistencia a la corrosión. Los resultados experimentales demostraron que la utilización de la intercapa de silicio amorfo aumenta considerablemente la adherencia de las películas a los substratos de acero. Un aumento considerable en la dureza permitió la disminución del coeficiente de fricción y un incremento a la resistencia al desgaste, así como un aumento de la resistencia a la corrosión en la superficie de los aceros.

In this work, DLC films were produced on AISI 304 stainless steel and AISI 1020 carbon steel substrates. The films were deposited using the pulsed - DC discharge PECVD technique and hexane (C6H14) as a precursor atmosphere. With the aim of improving the adhesion, an interlayer of amorphous silicon was deposited using the same deposition technique and silane gas (SiH4) as precursor. The mechanical and tribological properties, as well as corrosion resistance, were determined in the DLC films. The experimental results showed that the use of the amorphous silicon interlayer significantly increases the adhesion of the films on steel substrates. The high films hardness values allowed the reduction of the friction coefficient and increased wear resistance. The corrosion resistance of the steel surfaces also was improved.