Protocolo de investigación

MICA. HERIBERTO VILLANUEVA PLIEGO

Estudio de grieta corta y propagación de grieta en materiales compuestos de matriz metálica base aluminio, reforzados con partículas dispersas intermetalicas de Ni-Al-Fe

Asesor: Dr. Sergio Alonso Serna Barquera

Prot

ocol

o de

inve

stiga

ción

Introducción

antecedentes

Objetivos generales y particulares

Dispersión de partículas intermetalicas

Moldes y extrusión

caracterización

micrografías

micro dureza

Pruebas de tensión

Pruebas de impacto

Fatiga mecánica (análisis de grita corta)

resultados

Introducciónaluminio

Compuestos intermetalico

Compositos

Mejorar propiedades mecánicas

Ni-Al-Fe

•Alta dureza•Punto de fusión elevado

Estructura cristalina FCC

Introducción(fatiga mecánica ) La mecánica de la fractura se encuentra aun en una fase de desarrollo y actualmente se realizan grandes esfuerzos en todo el mundo para comprendes mejorar el fenómeno de la fractura y el desarrollo de mejores técnicas de medición y análisis.

A Geometric Model for Fatigue Crack Closure Induced by Fracture Surface Roughness

fatigue of structure and materials in the 20th century and the state of the art” has been reprinted with kind permission from International Journal of Fatigue, Elsevier, vol. 25, 2003, pp. 679–702.

curva SNLimite de fatiga

Antecedentes

OriginalidadGeneralmente se utilizan SiC y Al2O3 para mejorar las propiedades mecánicas del aluminio en el presente trabajo se agregara el compuesto intermetalico Ni Al Fe y se avaluara el comportamiento en grieta corta fatigue of structure and materials in the 20th century and the state of the art” has been reprinted with kind permission from International Journal of Fatigue, Elsevier, vol. 25, 2003, pp. 679–702.

Objetivo

Dispersar el compuesto intermetalico en el aluminio a diferentes porcentajes.Obtener las propiedades mecánicas

Avaluar la resistencia de grieta corta.

Estudiar y comprender mecanismos relacionados al inicio y generación de grietas cortas así como la propagación de grietas debida a cargas de fatiga en materiales compuestos de matriz metálica base aluminio, reforzados con partículas de NiAlFe

Objetivos particulares

Primeros pasos

Dispersión de partículas intermetalicas

COMPONENTES Variables

Temperatura de dispersión Aluminio 6061-T6 575 – 650 °CDureza Brinell: 65Tiempo 5 min Revoluciones 5 rev/min}

http://www.delmetal.com.ar/productos/aluminio/6061.pdf

Horno de inducción

Pirómetro

Crisol(grafito)

Agitador

Dispersión de partículas intermetalicasProcedimiento

Concentración (% en peso de compuesto intermetalico )

0% 3%5%8%

Aluminio 6061-T6 Compuesto intermetalicoNi-Al-Fe

Moldes y extrusión

Molde de probetas para fatigaMaterial acero H13Grado herramienta

Piezas de extrusora

Controlador de temperatura

http://www.dx.com/es/p/cd901-intelligent-temperature-controller115002?tc=MXN&gclid=CM2AxPW6mcMCFZOCaQodcaQAJA#.VLmC2SuG9Uw

Controlador de temperatura especificaciones

- Color: Negro- Modelo: CD901- Material de la caja Plástico- PV: 3.1 "pantalla LED- SV: 2,0 "pantalla LED- Tensión de trabajo: 100 ~ 240V 50/ 60Hz- Temperatura de control: 0 ~ 400'C- Período de muestreo: 3 veces / seg- Temperatura ambiente: 0 ~ 50'C- Accesorios:- 1 x Sensor (47cm)- 2 x Tornillos- 1 x Manual en Inglés

View in English

Dimensiones: 3,78 x 3,78 en en x 4,25 en (9,6 cm x 9,6 cm x 10,8 cm)Peso: 9.10 oz (258 g)

Extrusión (maquina de pruebas de tensión)

Temperatura de extrusión 380 °C

Maquinado

Tratamiento térmico de las piezas

Acero AISI 1018

Antes de tratamiento térmico Rockwell b31

Después de tratamiento térmico Rockwell c 44

Acero aisi H13

Caracterización de aleacionesAl 6081-t6 6061 sol 6061+ 3%

compuesto6061+ 5% compuesto

6061+ 8% compuesto

Tensión x x x x

microestructura x x x x

Dureza x x x x

Impacto x x x x

fatiga x x x x

Dureza vickers

http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPMJ10/e0405_spmj10.html

Microindentación

Donde

P: la carga aplicada.d: la diagonal que se obtiene al ser medida en el microscopio

http://spanish.alibaba.com/product-gs/low-load-digital-display-vickers-hardness-tester-374277252.html

14

Energía necesaria para romper un material

PRUEBA DE IMPACTO

τ es la energía empleada en la rotura en JoulesP es el peso del péndulo en kgg es la gravedad (9,8 m/s²)h es la altura inicial del pénduloh' es la altura final del péndulol es la longitud del péndulo en metrosα y β son los ángulos que forma el péndulo con la

vertical antes y después de soltarlo, respectivamente

tensión maquina de pruebas de tensión Curva esfuerzo deformación

Probetas

• Compuesto intermetalico: Fragil

• Aluminio 6061-t6:

dúctil

Unidades : N/m2 = Pa

Unidades : %

E= modulo de Youngy=esfuerzo de cedenciamax=esfuerzo máximof=esfuerzo a la fractura

Fatiga grieta corta y grieta larga

Fatiga en viga rotatoria en voladizomodelo RBF-200

Velocidad: 500 a 10,000 RPM

Dimisiones de probeta

La geometría de los especímenes para fatiga rotatoria fue diseñada de acuerdo a K. K. Ray et al (2006).

Análisis de grieta corta y fractura

Fractura cristalina efecto de la microestructura y el nivel de esfuerzos

Mecanica de la fractura Jorge Luis Gonzales Velazquez 2ª ed mexico: limusa, 2004 P. 141

En la gran mayoría de los casos, las tasas de crecimiento de pequeña grieta superan a los de grietas largas

Gracias por su atención

• SUGERENCIA• DUDAS

cronogramaActividades

2014 2015 2016 2017

1ero 2do 3ero 4to 5to 6to

Semestre Semestre Semestre Semestre Semestre Semestre

agosto-diciembre enero-junio

agosto-diciembre enero-junio

agosto-diciembre

Curso de asignaturas

Resistencia de Materiales y Fenómenos de Deformación Plástica Introducción al elemento Finito

Metalurgia Física de la soldaduraMecanica de Materiales Compuestos

seminario I seminario II seminario III

Investigación bibliográfica ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙

Tutorales ↙ ↙ ↙ ↙ ↙

fundicion del aluminio y dispercion del

compuesto intermetalico

laminado y moldes

Preparación del

material compuesto

Caracterización de la microestructura y

propiedades mecanicas respecto al analisis de

fatiga

Examen de lengua extranjera

Redacción de la Tesis ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙ ↙

Defensa de Tesis