FRSN - Ciencia y Tecnología - Centro DEYTEMA
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Item Análisis comparativo de dos compuestos de matriz metálica reforzada aplicados como recubrimientos duros(Universidad Tecnológica Nacional, 2022-11-04) García Díaz, Carolina; Brandaleze, Elena; Benavidez, Edgardo; García, José LuisLas aleaciones de matriz metálica base Fe se utilizan ampliamente en la ingeniería de superficies para proporcionar resistencia al desgaste de componentes cuyas superficies están sujetas a condiciones tribológicas severas. La dureza y la resistencia al desgaste de los recubrimientos se consiguen mediante la formación o el agregado de fases duras. El refuerzo de la matriz metálica con partículas duras como carburos metálicos o cementados, le confieren al material un aumento notable de la dureza y una mejora en el comportamiento al desgaste. Cuando existe presencia de estas partículas duras en estas aleaciones, el material se puede clasificar como “compuesto de matriz metálica reforzada con partículas” (CMMRP). En el presente trabajo se comparan los parámetros de deposición, la microestructura resultante, la microdureza y dureza de dos CMMRP, uno comercial (denominado aleación 0) y otro de formulación propia (aleación 1). Ambos CMMRP fueron depositados y consolidados a alta temperatura sobre un sustrato de acero. De los materiales de partida se analizó la distribución de tamaños de partículas (DTP) y las fases cristalográficas presentes por difracción de rayos X (DRX). La microestructura desarrollada en el sistema capa-sustrato fue observada por microscopía óptica. De acuerdo con las mediciones de dureza y microdureza, se concluye que las aleaciones presentan valores de un mismo orden y por lo tanto se podría esperar un rendimiento similar durante su uso.Item Análisis de la oxidación de ladrillos refractarios de magnesia-carbono en el rango 600-1000ºC(Universidad Nacional de La Plata, 2022-11-18) Benavidez, Edgardo; Lagorio, Yamila; Ponte, RicardoPara el presente trabajo los autores han diseñado una termobalanza que permite monitorear, en atmósfera normal, la pérdida/ganancia de masa de muestras sólidas (en el orden de las centenas de gramos) en función de la temperatura y el tiempo. Para la puesta a punto del equipo se realizaron mediciones sobre dos tipos de refractarios comerciales de MgO-C, denominados LMC-1 y LMC-2, con carbono residual (según hoja técnica) de 14,0 % en peso y mayor a 7 % en peso, respectivamente. A partir de muestras obtenidas de los ladrillos de MgO-C se realizó una caracterización física y microestructural de los materiales estudiados. Los resultados obtenidos con el equipo de TG diseñado concuerdan con los resultados obtenidos en el ensayo de calcinación y ATD-TG. La ventaja de este equipo es que permite medir variaciones de masa en muestras más representativas de materiales refractarios de uso industrial (de hasta 200 g) que las muestras en polvo de los equipos tradicionales de ATD-TG (del orden de los mg).Item Análisis de la pureza y del tamaño de grano de agregados de magnesia en la resistencia a la corrosión de ladrillos MgO-C(Universidad de la República Uruguay, 2023-04-21) Lagorio, Yamila; Benavidez, Edgardo; Vernilli, FernandoEl presente trabajo tiene como objetivo estudiar la degradación química de ladrillos de MgO-C por el ataque de una escoria de acería. Para esto se conformaron tres ladrillos, identificados como A, B y C, los cuales fueron formulados a partir de magnesia (MgO) de calidad electrofundida, carbono (grafito), antioxidantes (aluminio y silicio) y ligantes (resinas fenólicas). En la composición de los ladrillos solamente se modificó la calidad (pureza y tamaño de grano) de la magnesia, permaneciendo constante el resto de sus componentes. Los ladrillos, de dimensiones: 229 x 152 x 76 mm3, fueron conformados por prensado uniaxial a 135 MPa. A través del método de inmersión, se determinaron: las densidades y porosidades aparente y real de los ladrillos conformados. El análisis estructural de los ladrillos se completa con la identificación de las fases cristalinas presentes empleando la técnica de difracción de rayos X (DRX).Item Análisis de las impurezas y el tamaño de grano en partículas de magnesia electrofundida sobre el comportamiento de refractarios MgO-C(Universidad Nacional de Rosario, 2019-10-01) Lagorio, Yamila; Gass, Sebastián; Benavidez, EdgardoEl presente trabajo tiene como objetivo estudiar el comportamiento de ladrillos de MgO-C conformados con magnesia electrofundida de distintas calidades. Para esto se conformaron tres ladrillos, identificados como EF1, EF2 y EF3, los cuales fueron formulados con un contenido de MgO del 90% (de calidad electrofundida) y 8,2% de material carbonoso, difiriendo en la pureza, distribución granulométrica y tamaño de grano de las partículas de magnesia.Item Analysis of DTA and dilatometric data used to study the behaviour of a mould flux(2019-06-01) Benavidez, Edgardo; Santini, Leandro; Brandaleze, ElenaIn the present work a casting powder containing ≈ 36 wt% SiO2, ≈ 31 wt% CaO, 13 wt% Na2O, and 10 wt% CaF2, was used as starting material. A mass of 10 g of the mould powder was placed in a graphite crucible and melted at 1300°C. After 15 minutes at this temperature, the melt was poured onto a stainless steel inclined plate. By this method, solid glass layers were produced, which were sectioned into bars 10-15 mm in length to be used in dilatometric tests. Some of these bars were ground to powder to perform DTA runs. Both tests (DTA and dilatometry) were carried out at different heating rates: 5, 10 and 15 ºC/min, in air atmosphere, up to 900°C. Data of glass transition temperature (Tg), and crystallization peak temperature (Tc) were obtained from DTA and dilatometric runs. From these data, several non-isothermal methods based on Kissinger, Augis-Bennet, Ozawa, and Cheng models, were used to study the crystallization kinetics. Based on these models, the activation energy of crystallization (E), the frequency factor () and the crystallization rate constant (k) were calculated. A subsequent study was followed to determine the Avrami exponent and the crystallized fraction. The crystallographic phases were determined by XRD and the microstructure of samples, treated between 400-900 ºC, was observed by optical and electronic microscopy.Item Caracterización de aleaciones en polvo para deposición por plasma de arco transferido (PTA)(Universidad de la República Uruguay, 2023-04-21) Brandaleze, Elena; Deacon, Enzo; Benavidez, EdgardoEn este trabajo, se presentan resultados de la caracterización realizada sobre dos materiales en polvo, constituidos por una mezcla de compuestos de dureza elevada acompañados por una liga metálica, con miras a ser utilizados en recubrimientos duros sobre dispositivos aplicados en herramientas de maquinarias agrícolas. En este caso las piezas finales requieren principalmente de alta resistencia mecánica (al desgaste y la abrasión) en contacto con el suelo tanto como resistencia a la corrosión. En este estudio se contemplan dos polvos: P1 (base Fe) y P2 (base Ni). Para establecer si poseen la granulometría adecuada, se determina la curva granulométrica empleando la tecnología de difracción láser. Estos resultados se correlacionan con observaciones de los polvos mediante microscopía óptica. También, se determina la composición química y se identifican las fases cristalinas presentes en cada material mediante difracción de rayos X. El comportamiento térmico se evalúa mediante análisis térmico diferencial DTA-TG. La evolución de las fases durante el enfriamiento del recubrimiento se predice mediante simulación termodinámica (utilizando condiciones de no equilibrio) empleando el software Fact Sage 8.1. Los resultados del trabajo permiten verificar que ambos polvos son aptos para realizar recubrimientos por PTA a nivel industrial sobre piezas de acero al boro, para uso en la maquinaria agrícola. Además, la caracterización realizada ha proporcionado información de gran utilidad acerca del comportamiento térmico de los polvos y de la evolución de las fases durante el enfriamiento del recubrimiento.Item Caracterización de compuestos de matriz metálica reforzada de diseño propio para recubrimientos duros(Universidad Tecnológica Nacional, 2022-10-05) García Díaz, Carolina; García, José Luis; Benavidez, EdgardoLas herramientas de la agroindustria están sometidas a condiciones severas de desgaste en su uso. Actualmente se utiliza como material base para la producción de las mismas el acero 15B30 en el estado de templado y revenido. Cuando la aplicación lo requiere, se recubren estas herramientas con compuestos duros. Las aleaciones de matriz metálica base Fe son muy utilizadas como recubrimientos debido a su abundancia y a sus buenas propiedades mecánicas. Cuando se le agregan partículas duras, se las denominan compuestos de matriz metálica reforzada. El refuerzo puede ser añadido intencionalmente o formado durante la consolidación de la capa. En el presente estudio se diseñaron 4 compuestos de matriz metálica base Fe reforzada. Se realizaron las distribuciones granulométricas de los polvos de partida. Luego se caracterizaron los 4 recubrimientos depositados sobre sustratos de acero 15B30 mediante microscopía óptica, microdureza y dureza. Los resultados del trabajo permitieron ajustar composiciones químicas.Item Characterization of MgO-C bricks with different fused magnesia aggregates(The American Ceramic Society, 2022-07-28) Benavidez, Edgardo; Lagorio, YamilaThe influence of fused magnesia (FM) on the corrosion resistance, mechanical behavior and thermal evolution of MgO-C bricks was studied. Three qualities of electrofused magnesia were used as main raw material to form three bricks identified as A (purity 97.6 wt%), B (purity 98.2 wt%) and C (purity 98.7 wt%). Si and Al were used as antioxidants and phenolic resin was chosen as binder. Chemical resistance was evaluated through a cup test at 1600°C (2 h) using a steelmaking slag from LD converter. The mechanical evaluation was performed through compression tests at room temperature (air) and at 1400°C (argon). From the stress-strain curves different mechanical parameters were determined. Dilatometries up to 1400°C (in Ar) were performed to evaluate the thermal evolution. Microstructures were observed by optical microscopy and by SEM/EDS. The grain size of magnesia aggregates was determined. Besides, density and porosity of bricks were measured. Brick C presented a higher resistance to slag corrosion due to its highest purity and largest grain size of FM. At 1400°C, brick A presented the highest fracture strain (εF) and fracture energy (UF). Thus, the corrosion resistance increases and the fracture parameters decrease when the purity of FM grains increases.Item Comportamiento termomecánico y termoquímico de ladrillos refractarios MgO-C(Universidad Tecnológica Nacional, 2020-10-07) Lagorio, Yamila; Benavidez, EdgardoEl desarrollo tecnológico de los ladrillos de MgO-C y su posición en el mercado, genera un gran interés en continuar estudiando ciertos temas que aún son de discusión. El desarrollo del tema de esta tesis es de utilidad, tanto para el sector académico como el industrial, en la generación de conocimiento integral de los refractarios MgO-C. El objetivo es estudiar el efecto que tiene la calidad de las materias primas en el comportamiento químico, mecánico y térmico de estos materiales. Para esto se formularon ladrillos con dos calidades de agregados de magnesia (electrofundidos y sinterizados) y con diferentes grados de pureza (entre 97,6 - 99,1% MgO). Los materiales para este estudio se prepararon a partir de 90% en peso de magnesia (MgO) y 8,2% en peso de grafito (C), que se completó con la adición de antioxidantes y resina ligante. Se determinaron: (i) composición química y mineralógica, (ii) análisis microestructural, (iii) densidad y porosidad (aparente y total), (iv) resistencia al ataque químico por escorias a 1600 °C, (v) comportamiento mecánico en compresión a temperatura ambiente y a 1400 °C, y (vi) evolución térmica hasta 1400°C.Item Compuestos de matriz metálica reforzada con carburos cementados para aplicaciones en herramientas agroindustriales(Universidad Tecnológica Nacional, 2020-10-07) García Díaz, Carolina; Benavidez, EdgardoActualmente, los recubrimientos de compuestos de matriz metálica reforzada aplicados sobre una base o sustrato de acero se utilizan en diferentes herramientas agrícolas. Sin embargo, estos materiales no se fabrican en el país, lo que conlleva un manejo elevado de costos y la imposibilidad de reaplicar el recubrimiento cuando se desgasta. En el presente trabajo se analiza una cuchilla comercial importada que posee un recubrimiento de matriz metálica reforzada con carburo de tungsteno. Mediante el análisis microestructural, análisis semicuantitativo EDS y perfil de microdureza, se determinaron las características de referencia para el diseño de recubrimientos propios. Los resultados del presente estudio permitieron inferir el método de aplicación y consolidación del recubrimiento y definir un punto de partida para la tesis en cuestión.Item Correlación entre viscosidad y estructuras vítreas obtenidas a partir de polvos coladores fundidos(Universidad Nacional de Rosario, 2019-10-01) Santini, Leandro; Desimone, Mariela; Benavidez, Edgardo; Brandaleze, ElenaEn el presente trabajo se analiza, por medio de difracción de rayos X (DRX) y espectroscopia Raman, la estructura de tres polvos coladores comerciales, obtenidos por enfriamiento rápido (templado) desde la fusión (1300°C). El análisis de la estructura es asociado a valores de viscosidad (método del cilindro rotativo) y fluidez (método del plano inclinado) obtenidos a 1300°C.Item Diseño de un dispositivo de molienda mecánica para polvos compuestos de matriz metálica(Universidad de la República Uruguay, 2023-04-21) García Díaz, Carolina; Benavidez, Edgardo; García, José Luis; Brandaleze, ElenaEn este trabajo, se presentan resultados de la caracterización realizada sobre dos materiales en polvo, constituidos por una mezcla de compuestos de dureza elevada acompañados por una liga metálica, con miras a ser utilizados en recubrimientos duros sobre dispositivos aplicados en herramientas de maquinarias agrícolas. En este caso las piezas finales requieren principalmente de alta resistencia mecánica (al desgaste y la abrasión) en contacto con el suelo tanto como resistencia a la corrosión. En este estudio se contemplan dos polvos: P1 (base Fe) y P2 (base Ni). Para establecer si poseen la granulometría adecuada, se determina la curva granulométrica empleando la tecnología de difracción láser. Estos resultados se correlacionan con observaciones de los polvos mediante microscopía óptica. También, se determina la composición química y se identifican las fases cristalinas presentes en cada material mediante difracción de rayos X. El comportamiento térmico se evalúa mediante análisis térmico diferencial DTA-TG. La evolución de las fases durante el enfriamiento del recubrimiento se predice mediante simulación termodinámica (utilizando condiciones de no equilibrio) empleando el software Fact Sage 8.1. Los resultados del trabajo permiten verificar que ambos polvos son aptos para realizar recubrimientos por PTA a nivel industrial sobre piezas de acero al boro, para uso en la maquinaria agrícola. Además, la caracterización realizada ha proporcionado información de gran utilidad acerca del comportamiento térmico de los polvos y de la evolución de las fases durante el enfriamiento del recubrimiento.Item Un estudio de la relación entre granos de magnesia sinterizada/electrofundida en ladrillos de MgO-C(Universidad Nacional de Rosario, 2019-10-01) Lagorio, Yamila; Ponte, Ricardo; Vernilli, Fernando; Benavidez, EdgardoEn este trabajo se estudia la relación entre granos de magnesia, electrofundidos y sinterizados, y su influencia sobre la resistencia a la corrosión, el comportamiento mecánico y la evolución térmica, de ladrillos de MgO-C. El contenido de MgO (90%), material carbonoso (8,2%) y de antioxidantes y ligantes, fueron los mismos en los tres ladrillos conformados, solamente difieren en la calidad y pureza de magnesia utilizada. Las composiciones estudiadas fueron tres: 100% de MgO electrofundida (muestra L1), 40% MgO sinterizada y 60% MgO electrofundida (muestra L2) y 100% MgO sinterizada (muestra L3).Item Failure caused by multiple mechanisms that produce a premature localized wear of a steel ladle slag line(Research Waves Ltd., 2020-08-30) Brandaleze, Elena; Benavidez, EdgardoA post mortem MgO-C brick of a steel ladle (slag line) was studied to identify the main causes of a localized wear, produced at initial taps. The extreme low thickness of the lining provokes ladle removed from service. In addition, slag infiltration into the upper horizontal joint promotes corrosion. The slag line presents cracks with a propagation pattern considerably parallel to the hot face. In order to identify the wear mechanisms, the results of the postmorten study were compared with information of the characterization of one brick without use.Item Formación de fases en compuestos de matriz metálica base hierro reforzada con carburos(Centro Científico Tecnológico CONICET Mar del Plata, 2022-05-06) García Díaz, Carolina; Brandaleze, Elena; Benavidez, Edgardo; García, José LuisEn el presente trabajo, se diseñaron dos compuestos de matriz metálica reforzada con partículas (CMMRP), denominados A y B, de bajo punto de fusión mediante modelado termodinámico con el software FactSage, teniendo en cuenta materias primas disponibles en la región (Sudamérica). Ambos compuestos están constituidos por un 65% en peso de matriz metálica base hierro y un 35% en peso de fase reforzante. El refuerzo del compuesto A es un carburo cementado (WC-10Co), mientras que el refuerzo del compuesto B es un carburo metálico (NbC). Las modelizaciones se realizaron en atmosfera oxidante y se compararon con las obtenidas en atmosfera protectora, para evaluar diferencias en las temperaturas de solidus. Las materias primas de cada CMMRP fueron mezcladas y molidas en un molino de bolas convencional con el propósito de homogeneizar los tamaños de partícula y obtener mezclas mecánicas. Se realizaron ensayos de ATD/TG en atmósfera oxidante hasta 1200ºC, HSM (microscopía en temperatura) en atmósfera oxidante hasta 1300ºC y DRX para cada aleación. Los resultados de los ensayos de ATD/TG muestran en ambos compuestos un aumento significativo de masa debido a la oxidación de los elementos que los constituyen. La información obtenida se correlaciona con los resultados del ensayo de HSM, donde se puede observar en el rango de 500–900ºC un aumento abrupto del volumen de las muestras debido a los gases liberados producto de la oxidación acentuada. Del análisis de DRX de los compuestos luego del ensayo de ATD/TG y las modelizaciones en atmósfera oxidante, se constata la formación de óxidos y la degradación del refuerzo de carburos en ambos materiales.Item Medición de viscosidad de escorias a altas temperaturas y su impacto sobre la eficiencia de los procesos pirometalúrgicos(Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería, 2021-09-17) Santini, Leandro; Benavidez, Edgardo; Brandaleze, ElenaEl presente trabajo presenta resultados de mediciones de viscosidad de escorias utilizadas en el proceso de colada continua de aceros de ultra bajo contenido de carbono (ULC) en el rango de 1200°C a 1350°C, empleando un viscosímetro de cilindro rotativo de diseño propio. Los valores obtenidos se comparan con datos estimados a partir de modelos teóricos en las mismas condiciones de temperatura, permiten establecer el grado de acierto asociado a cada modelo de cálculo y seleccionar la escoria más adecuada para optimizar la eficiencia del proceso pirometalúrgico. Los resultados obtenidos, están en buen acuerdo con las predicciones teóricas y son validados por los parámetros de calidad relevados a partir de las condiciones del proceso.Item Mejora en las propiedades mecánicas a alta temperatura de ladrillos refractarios(Universidad Tecnológica Nacional, 2021-09-20) Lagorio, Yamila; Peirani, Maria Valeria; Ponte, Ricardo; Benavidez, EdgardoEl propósito de este trabajo es comparar el comportamiento mecánico, en compresión, de tres ladrillos de MgO-C, conformados a partir de dos diferentes calidades de magnesia. El contenido de MgO, material carbonoso y otros, fueron los mismos en los tres ladrillos. En los tres materiales, el comportamiento mecánico, caracterizado por el módulo de elasticidad (E), la resistencia a la fractura (σF), la deformación de fractura (εF) y la energía de fractura (UF), mejora en condiciones de ensayo en alta temperatura. Esto se atribuye a la presencia de antioxidantes (aluminio y silicio) que, a mayor temperatura, forman fases, que incrementan la resistencia mecánica.Item Parámetros asociados a la viscosidad de materiales vítreos: caso de escorias siderúrgicas(Universidad Nacional de La Plata, 2022-11-18) Benavidez, Edgardo; Santini, Leandro; Valentini, Marcelo; Brandaleze, ElenaEn el presente trabajo se analiza la relación de la longitud de las capas obtenidas en los ensayos de plano inclinado con la viscosidad teórica (T), estimada a partir de la composición química de las distintas escorias. Los valores de Lc también son relacionados con otros parámetros determinados a partir de las capas de vidrio obtenidas tras el templado desde 1300ºC. Los parámetros seleccionados fueron: la temperatura de transición vítrea (Tg), la temperatura de ablandamiento dilatométrico (Ts), el coeficiente de dilatación térmica lineal () y el coeficiente de dilatación medio determinado a la temperatura de transición vítrea (g).Item Relación entre propiedades térmicas y mecánicas con la viscosidad de escorias usadas en el colado de aceros(Universidad de la República Uruguay, 2023-04-21) Benavidez, Edgardo; Santini, Leandro; Valentini, Marcelo; Brandaleze, ElenaEn el presente trabajo se determina la fluidez de diversas escorias de molde, con y sin flúor, a la temperatura de 1300ºC, por medio del método del plano inclinado. Las capas sólidas obtenidas tras el enfriamiento rápido fueron estudiadas por diferentes técnicas de caracterización. El grado de fluidez en el estado fundido es relacionado con varias características del material en estado sólido, como ser: temperatura de transición vítrea (Tg), coeficiente de expansión térmica lineal (), capacidad calorífica a presión constante (Cp) y microdureza Vickers (Hv). Los resultados indican que si se trabaja separadamente en dos grupos: composiciones con flúor (CF) y composiciones sin flúor (SF), se puede relacionar las propiedades térmicas y mecánicas determinadas cuando el material se encuentra en estado sólido (hasta alrededor de 600ºC) con la fluidez, o la viscosidad, de estas escorias en el estado fundido (1300ºC). Se realiza una interpretación a este comportamiento a partir de considerar que la viscosidad (a 1300 ºC) se asocia a la intensidad en sus enlaces y al grado de complejidad de la estructura vítrea; así, a menores temperaturas, con el material en estado sólido, se debería manifestar generando distintos valores de las propiedades térmicas y mecánicas.Item Replacement of fluorine in mould powders: influence on the crystallization kinetics(Springer, 2019-06-01) Benavidez, Edgardo; Santini, Leandro; Brandaleze, ElenaIn the present work mould powders were prepared using different raw materials. One powder was fluorine-containing and the others were free-F. The total fluorine content (approx. 10 wt%) was replaced by different percentages of boron, sodium and lithium oxides. Fluorspar (CaF2), borax anhydrous (Na2B4O7), and lithium carbonate (Li2CO3) were employed as source of fluorine, boron, and lithium, respectively. These powders were milling during 2 hours, then were melted at 1300°C and finally fast cooled onto a stainless steel plate. The amorphous solid layers as obtained were milling to produce glass powders which were tested by DTA at different heating rates: 5, 10, and 15°C/min. Several non-isothermal methods (Kissinger, Augis-Bennet, Ozawa, Cheng) were applied to study their kinetics of crystallization. From these models, different parameters associated to crystal growth, such as the activation energy (Ec), the frequency factor () and the nucleation rate (kc), were determined. Crystallographic phases and crystal size distribution were determined by X-ray diffraction and microscopic observation techniques.