University of Puerto Rico - Mayagüez Department of Engineering Science & Materials Lucille Oliver Cebollero Escuela Superi...
Agenda <ul><li>Introducción </li></ul><ul><li>Motivación </li></ul><ul><li>Objetivos </li></ul><ul><li>Método </li></ul><u...
Introducción <ul><li>Los materiales compuestos se caracterizan por que sus propiedades físicas o químicas son diferentes e...
<ul><li>Las propiedades físicas de los materiales compuestos son generalmente no isotrópicos en su naturaleza (independien...
Motivación <ul><li>Buscar un material compuesto con mayor dureza con mayor propiedades mecánicas con bajo costo y que sean...
Objetivos <ul><li>Estudiar el proceso de rollos fríos y su efecto en la deformación de las partículas en el material compu...
EXPERIMENTO
Diseño experimental
Fundir
Preparar la Muestras Se preraron tres  muestras de cada uno de los siguientes materiales compuestos : Al Cu 2.5% B0% Al Cu...
Pulido de Muestras Se pulen ambas caras de la muestra con lija #320.
I. Análisis de Dureza
Escalas para medir dureza Rockwell Vicker Brinell Nanoindentadores
Escala Rockwell <ul><li>El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se l...
II.  Cold Rolled
Ventajas del Rolado en Frío <ul><li>En forma simultánea podemos endurecer el material y produir la forma deseada. </li></u...
Muestras roleadas
III.  Tratamiento termal y Quenching
IV. Recristalización Recrystallization of a metallic material (a -> b) and crystal grains growth (b -> c -> d).
V. Etching NaOH 7% Ataque por 15s – 60 s 60 0  C Lavado con agua deionizada
Resultados Experimentales
Tabla de Dureza Rockwell de muestras previas a recristalización
Al-Cu 2.5% B2%  No Roleado
Al-Cu 2.5% B2%  Roleado
Al-Cu 2.5% B 0%-4%  Roleadas
Al-Cu 2.5%-B 0% Micrografía Ataque Químico:NaOH 7% No Roleado  Roleado
Al-Cu 2.5%-B 2% Micrografía Ataque Químico:NaOH 7% No Roleado  Roleado
Al-Cu 2.5%-B 4% Micrografía Ataque Químico:NaOH 7% <ul><li>No Roleado </li></ul><ul><li>Roleado </li></ul>B 2
Conclusión <ul><li>Observamos que las muestras de Al-Cu-B después de roleadas aumentaron significativamente la dureza. </l...
Trabajos Futuros <ul><li>Análisis de diferentes caracterizaciones del material: </li></ul><ul><ul><li>XRD </li></ul></ul><...
Revisión de Literatura <ul><li>RD Doherty (2005).  “Primary Recrystallization” . In RW Cahn et al..  Encyclopedia of Mater...
Escuela Superior Inés María Mendoza Box 610 Cabo Rojo, PR 00623 Sra. Lucille Oliver Cebollero Maestra de Química Secundari...
Misión del Programa de Ciencia del Departamento de Educación de PR.       Contribuir a la formación de un ser  humano que ...
Visión del Programa  de Química
              Fundamentos Filosóficos
Constructivista ( Bybee, 2000 )
De Inquirir o de Descubrimiento Búsqueda e investigación El maestro estimula a sus  estudiantes a pensar, preguntar,  obte...
<ul><li>Ciclo de Aprendizaje: </li></ul><ul><li>  </li></ul><ul><li>Estrategia parecida a ECA que se diseñó específicament...
Laboratorio
Escuela Superior Inés María Mendoza Box 610 Cabo Rojo, PR 00623 Sra. Lucille Oliver Cebollero Maestra de  Química   Módulo...
LA ESTRUCTURA Y LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA:  El estudiante es capaz de definir lo que son las estructuras, ...
EM.Q.1.3 Discrimina entre las propiedades físicas extensivas e intensivas de la materia.
Nivel IV:  Pensamiento Extendido (extiende su conocimiento a contextos más amplios
   Mediante la experiencia de laboratorio el alumno demostrará cómo se produce una deformación en el grano de un materialc...
Objetivo cognoscitivo : Al finalizar la experiencia de laboratorio el alumno podrá definir en términos operacionales el co...
 
Proceso de rolado en frío: Proceso en el cual el metal es deformado pasándolo a través de los rodillos en una temperatura ...
Motivación Los materiales compuestos podemos endurecerlos al crear deformaciones en su estructura cristalina. <ul><li>Obse...
IV.  Experimento: Variable Independiente :material compuesto. Variable Dependiente: deformación del grano. A. Materiales: ...
Procedimiento
<ul><li>Datos Experimentales </li></ul><ul><li>Análisis de los Datos Experimentales: </li></ul><ul><li>¿Qué ocurrió en el ...
<ul><li>Propiedades Mecánicas </li></ul><ul><ul><li>Tensión </li></ul></ul><ul><ul><li>Comprensión </li></ul></ul><ul><ul>...
Explica la importancia de las deformaciones de partículas en los materiales compuestos.  Imáginate que quieres construir u...
Preguntas
<ul><li>Dra. Jeannette Santos </li></ul><ul><li>Dr. Marcelo Suárez </li></ul>
MUCHAS GRACIAS Christian Elis Naty Luis M. Frances Et. Al. Grupo de Trabajo del PhD. Marcelo Suárez
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Analisis de las propiedades del material compuesto al cu b

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Analisis de el material compuesto por Al,Cu y B. Estudio parcial realizado en el Proyecto Para Maestros de Escuela Superior en el UPRM con la colaboracion de CREST.

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Analisis de las propiedades del material compuesto al cu b

  1. 1. University of Puerto Rico - Mayagüez Department of Engineering Science & Materials Lucille Oliver Cebollero Escuela Superior Ines Maria Mendoza Mentor: Ph.D. Marcelo Suárez Christian Arroyo Torres – Estudiante Ingeniería Química Engineering Department
  2. 2. Agenda <ul><li>Introducción </li></ul><ul><li>Motivación </li></ul><ul><li>Objetivos </li></ul><ul><li>Método </li></ul><ul><li>Resultados </li></ul>
  3. 3. Introducción <ul><li>Los materiales compuestos se caracterizan por que sus propiedades físicas o químicas son diferentes en la escala macroscópica o microscópica dentro de la estructura del material terminado. </li></ul><ul><li>Para ayudar a predecir y prevenir fallos, los compuestos son analizados antes y después de su síntesis. . </li></ul>
  4. 4. <ul><li>Las propiedades físicas de los materiales compuestos son generalmente no isotrópicos en su naturaleza (independiente de la dirección de la fuerza aplicada), sino que son típicamente ortotrópicos (diferente dependiendo de la dirección de la fuerza aplicada o de la carga). </li></ul><ul><li>En la investigación se ha realizado pruebas de rollos fríos y recristalización. </li></ul>
  5. 5. Motivación <ul><li>Buscar un material compuesto con mayor dureza con mayor propiedades mecánicas con bajo costo y que sean más fácil de adquirir. </li></ul>
  6. 6. Objetivos <ul><li>Estudiar el proceso de rollos fríos y su efecto en la deformación de las partículas en el material compuesto por diferentes porcientos de Boro. </li></ul><ul><li>Determinar la temperatura en la cual el material compuesto se recristaliza. </li></ul><ul><li>Observar en cambio en el tamaño de los granos del material posterior al proceso de rollos fríos y recristalización. </li></ul><ul><li>. </li></ul>
  7. 7. EXPERIMENTO
  8. 8. Diseño experimental
  9. 9. Fundir
  10. 10. Preparar la Muestras Se preraron tres muestras de cada uno de los siguientes materiales compuestos : Al Cu 2.5% B0% Al Cu 2.5% B1% Al Cu 2.5% B2% Al Cu 2.5% B3% Al Cu 2.5% B4% Se cortan las piezas aprox. 7mm de ancho.
  11. 11. Pulido de Muestras Se pulen ambas caras de la muestra con lija #320.
  12. 12. I. Análisis de Dureza
  13. 13. Escalas para medir dureza Rockwell Vicker Brinell Nanoindentadores
  14. 14. Escala Rockwell <ul><li>El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que varía desde 0 a 20 kg a compresión. Se aplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, conoce el material. </li></ul>Mide la dureza superficial tomando encuenta la matriz + los granos.
  15. 15. II. Cold Rolled
  16. 16. Ventajas del Rolado en Frío <ul><li>En forma simultánea podemos endurecer el material y produir la forma deseada. </li></ul><ul><li>Podemos aumentar la dureza mediante un proceso costoefectivo. </li></ul><ul><li>Podemos aumentar, la dureza, la ductilidad, la conductividad eléctrica y la resistencia a la corrosión. </li></ul>
  17. 17. Muestras roleadas
  18. 18. III. Tratamiento termal y Quenching
  19. 19. IV. Recristalización Recrystallization of a metallic material (a -> b) and crystal grains growth (b -> c -> d).
  20. 20. V. Etching NaOH 7% Ataque por 15s – 60 s 60 0 C Lavado con agua deionizada
  21. 21. Resultados Experimentales
  22. 22. Tabla de Dureza Rockwell de muestras previas a recristalización
  23. 23. Al-Cu 2.5% B2% No Roleado
  24. 24. Al-Cu 2.5% B2% Roleado
  25. 25. Al-Cu 2.5% B 0%-4% Roleadas
  26. 26. Al-Cu 2.5%-B 0% Micrografía Ataque Químico:NaOH 7% No Roleado Roleado
  27. 27. Al-Cu 2.5%-B 2% Micrografía Ataque Químico:NaOH 7% No Roleado Roleado
  28. 28. Al-Cu 2.5%-B 4% Micrografía Ataque Químico:NaOH 7% <ul><li>No Roleado </li></ul><ul><li>Roleado </li></ul>B 2
  29. 29. Conclusión <ul><li>Observamos que las muestras de Al-Cu-B después de roleadas aumentaron significativamente la dureza. </li></ul><ul><li>Se apreció la deformación de los granos posterior al tratamiento de rolado en frío. </li></ul><ul><li>Posterior al tratamiento térmico observamos recristalización de los granos. </li></ul>
  30. 30. Trabajos Futuros <ul><li>Análisis de diferentes caracterizaciones del material: </li></ul><ul><ul><li>XRD </li></ul></ul><ul><ul><li>TGA </li></ul></ul><ul><ul><li>Nanoindentación </li></ul></ul><ul><ul><li>Desgaste </li></ul></ul><ul><ul><li>TEM </li></ul></ul>
  31. 31. Revisión de Literatura <ul><li>RD Doherty (2005). “Primary Recrystallization” . In RW Cahn et al..  Encyclopedia of Materials: Science and Technology . Elsevier. pp. 7847–7850. </li></ul><ul><li>Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003),  Materials and Processes in Manufacturing  (9th ed.), Wiley. </li></ul><ul><li>Roberts, William L. (1978),  Cold Rolling of Steel , Marcel Dekker. </li></ul>
  32. 32. Escuela Superior Inés María Mendoza Box 610 Cabo Rojo, PR 00623 Sra. Lucille Oliver Cebollero Maestra de Química Secundaria     Módulos Instruccionales para integrar en el curso de Química a Nivel Secundario    
  33. 33. Misión del Programa de Ciencia del Departamento de Educación de PR.     Contribuir a la formación de un ser humano que posea una cultura científica y un conocimiento tecnológico que lo capacite para ser responsable consigo mismo, eficaz en el mundo del trabajo y que contribuya positivamente con la sociedad, promoviendo el respeto por la naturaleza y la vida propiciando un ambiente de paz.              
  34. 34. Visión del Programa de Química
  35. 35.             Fundamentos Filosóficos
  36. 36. Constructivista ( Bybee, 2000 )
  37. 37. De Inquirir o de Descubrimiento Búsqueda e investigación El maestro estimula a sus estudiantes a pensar, preguntar, obtener datos, hacer hipótesis, predecir y experimentar.  
  38. 38. <ul><li>Ciclo de Aprendizaje: </li></ul><ul><li>  </li></ul><ul><li>Estrategia parecida a ECA que se diseñó específicamente para la enseñanza de ciencia. </li></ul><ul><li>  Enfocar- delimitar el tema bajo estudio de un modo focas basándose en lo que los estudiantes saben. </li></ul><ul><ul><li>Explorar- realización de experimentos o actividades </li></ul></ul><ul><li>“ hands on”. </li></ul><ul><ul><li>Conceptualización- reflexión sobre lo observado. </li></ul></ul><ul><li>Aplicación- transferencia de conocimientos a situaciones nuevas </li></ul>
  39. 39. Laboratorio
  40. 40. Escuela Superior Inés María Mendoza Box 610 Cabo Rojo, PR 00623 Sra. Lucille Oliver Cebollero Maestra de Química   Módulo: Deformación de Partículas en Un Material Compuesto  
  41. 41. LA ESTRUCTURA Y LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA: El estudiante es capaz de definir lo que son las estructuras, la composición y las propiedades de la materia; diferenciar entre materia viva y no viva y describir la interacción que ocurre entre los organismos vivos y el ambiente físico que les rodea a través del intercambio de materia y energía. Además, descubre los niveles organizacionales de los sistemas biológicos.
  42. 42. EM.Q.1.3 Discrimina entre las propiedades físicas extensivas e intensivas de la materia.
  43. 43. Nivel IV: Pensamiento Extendido (extiende su conocimiento a contextos más amplios
  44. 44.    Mediante la experiencia de laboratorio el alumno demostrará cómo se produce una deformación en el grano de un materialcompuesto.  
  45. 45. Objetivo cognoscitivo : Al finalizar la experiencia de laboratorio el alumno podrá definir en términos operacionales el concepto deformación de granos en un material compuesto. Objetivo psicomotor: En la práctica de laboratorio el alumno manipulará materiales para ilustrar el concepto de deformación de granos en un material compuesto. Objetivo afectivo: Al finalizar la práctica de laboratorio el alumno estará en condiciones de evaluar las deformación de granos en un material compuesto y las ventajas que estas deformaciones aportan al material compuesto.
  46. 47. Proceso de rolado en frío: Proceso en el cual el metal es deformado pasándolo a través de los rodillos en una temperatura debajo de su temperatura de recristalización El laminado en frío aumenta la fuerza de la producción y la dureza de un metal introduciendo defectos en la estructura cristalina del metal. <ul><li>Preguntas para los alumnos: </li></ul><ul><li>¿Cómo defines dureza? </li></ul><ul><li>¿Podrás aumentar la dureza de un material? </li></ul><ul><li>¿Alguna vez percibiste o sentiste que al aplastar un lata de refresco esta aparenta ser más dura? </li></ul>
  47. 48. Motivación Los materiales compuestos podemos endurecerlos al crear deformaciones en su estructura cristalina. <ul><li>Observación : </li></ul><ul><li>El laminado en frío aumenta la fuerza de la producción y la dureza de un metal introduciendo defectos en la estructura cristalina del metal </li></ul>II. Pregunta de Investigación : ¿ Será posible observar a simple vista la deformación de un grano en un material compuesto? III. Hipótesis Hipótesis Nula (H 0 ): No hay prueba significativa que demuestre a simple vista podamos observar la deformación de un grano en un material compuesto. Hipótesis Alterna (H 1 ): Si hay prueba significativa que demuestre a simple vista podamos observar la deformación de un grano en un material compuesto. .
  48. 49. IV. Experimento: Variable Independiente :material compuesto. Variable Dependiente: deformación del grano. A. Materiales: <ul><li>B. Procedimiento </li></ul><ul><li>Se obtiene un pedazo de plasticina de aproximadamente 4 cm de un color. </li></ul><ul><li>Se corta por la mitad en forma transversal. </li></ul><ul><li>Tomamos plasticina de dos colores diferentes y creamos dos bolitas de tamaños diferentes. </li></ul><ul><li>Aplicamos fuerz con un rolo. </li></ul><ul><li>Cortamos la muestra en forma transversal. </li></ul><ul><li>Observamos la deformación de granos. </li></ul>
  49. 50. Procedimiento
  50. 51. <ul><li>Datos Experimentales </li></ul><ul><li>Análisis de los Datos Experimentales: </li></ul><ul><li>¿Qué ocurrió en el material compuesto </li></ul><ul><li>Explica los cambios observados en el material compuesto. </li></ul>VII. Conclusión Aceptación o rechazo de la Hipótesis nula. Intento Dibujo
  51. 52. <ul><li>Propiedades Mecánicas </li></ul><ul><ul><li>Tensión </li></ul></ul><ul><ul><li>Comprensión </li></ul></ul><ul><ul><li>Fractura </li></ul></ul><ul><ul><li>Tensión </li></ul></ul><ul><ul><li>Elasticidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Resiliencia </li></ul></ul><ul><ul><li>Ductilidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Dureza </li></ul></ul><ul><ul><li>Tenacidad </li></ul></ul>
  52. 53. Explica la importancia de las deformaciones de partículas en los materiales compuestos. Imáginate que quieres construir una patineta ultra liviana y super resistente. Menciona cómo crearías un material que cumpla con estas exigencias estructurales.
  53. 54. Preguntas
  54. 55. <ul><li>Dra. Jeannette Santos </li></ul><ul><li>Dr. Marcelo Suárez </li></ul>
  55. 56. MUCHAS GRACIAS Christian Elis Naty Luis M. Frances Et. Al. Grupo de Trabajo del PhD. Marcelo Suárez
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