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ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO MICROESTRUCTURAL Y MECÁNICO DE SOLDADURAS SUBACUÁTICAS HÚMEDAS OBTENIDAS POR FCAW-S EN UN ACERO ASTM A36

Sat, 01 Nov 2025 00:00:00 GMT

Title: ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO MICROESTRUCTURAL Y MECÁNICO DE SOLDADURAS SUBACUÁTICAS HÚMEDAS OBTENIDAS POR FCAW-S EN UN ACERO ASTM A36 Authors: Guia Hernandez, Luis Antonio Description: El presente trabajo de investigación analizó las características microestructurales de cordones obtenidos mediante soldadura subacuática húmeda (SSH) realizadas con el proceso de alambre tubular autoprotegido (FCAW-S, por sus siglas en inglés) en un acero ASTM A36. Se estudió el efecto del amperaje (A), voltaje (V), velocidad de soldadura (VS), distancia de la punta de contacto a la pieza (CTWD) y velocidad de alimentación del alambre (WFS) sobre la geometría, microdureza Vickers (HV0.5) y porcentaje de porosidad. La influencia de las variables de proceso se evaluó mediante Metodología de Superficie de Respuesta (MSR), en donde los modelos obtenidos se emplearon funciones objetivo para realizar una optimización multiobjetivo del proceso a través de Algoritmos Genéticos (AG). Adicionalmente, se implementó Support Vector Regression (SVR, por sus siglas en inglés) para contrastar su capacidad predictiva, mostrando un mejor desempeño en la predicción de fenómenos de naturaleza aleatoria, como la formación de porosidad. Se puso en funcionamiento, por primera vez en México, un dispositivo semiautomático para realizar la soldadura subacuática, capaz de controlar el ángulo de la antorcha, CTWD y VS, logrando realizar soldaduras continuas de hasta 30 cm. Se aplicó un diseño de experimentos central compuesto (DOE-CC), variando WFS (250-450 ipm), voltaje (23 26 V) y VS (3-10 mm/s). Un segundo DOE-CC exploró CTWD (4-10 mm) y VS (2-3.4 mm/s) para favorecer la formación de ferrita acicular (αac). Los resultados principales indicaron que a mayor aporte de calor (Q) y menor VS se puede reducir el porcentaje de porosidad, mientras que elevados valores de microdureza se asociaron a la formación de martensita (M) generada por la elevada velocidad de enfriamiento causada por el efecto del ambiente subacuático. Estadísticamente se confirmó la independencia entre respuestas, brindando mayor flexibilidad al realizar la optimización. Se obtuvieron parámetros óptimos con WFS de 350 ipm, 24 V, CTWD de 6.69 mm y VS de 2.2 mm/s, logrando un refuerzo < 5 mm, dureza promedio de 314 HV0.5 y porosidad < 5%, con nucleación de αac favorecida por la presencia de inclusiones no metálicas (INM). La novedad de este trabajo radica en la integración de modelos estadísticos, machine learning y análisis numérico para correlacionar el efecto de Q y de los parámetros de proceso en la transferencia de calor, temperaturas pico y velocidades de enfriamiento; además del efecto de la disociación del agua, INM y formación de fases, junto a la puesta en marcha del primer dispositivo semiautomático Mexicano para SSH-FCAW-S, capaz de establecer un marco replicable para soldaduras con aplicación marítima.

EFECTO DEL CONTENIDO DE LITIO COMO DOPANTE EN CONDUCTORES IÓNICOS CON ESTRUCTURA DE TIPO FLUORITA

Sat, 01 Nov 2025 00:00:00 GMT

Title: EFECTO DEL CONTENIDO DE LITIO COMO DOPANTE EN CONDUCTORES IÓNICOS CON ESTRUCTURA DE TIPO FLUORITA Authors: Yeverino Martínez, Yolanda Abigail Description: La ceria dopada con lantánidos ha surgido como el material más viable como electrolito sólido para celdas de combustible de óxido sólido (SOFC). Una de las principales desventajas que presenta este material es su alta temperatura de sinterización (~ 1500 °C) para alcanzar densificaciones adecuadas, por lo que el uso de aditivos de sinterización se ha vuelto frecuente durante la síntesis de electrolitos sólidos. En este trabajo se analizó el efecto del incremento de contenido de litio como dopante y aditivo de sinterización en ceria dopada con gadolinio (CDG) y con iterbio (CDY), sobre propiedades eléctricas, térmicas, densificación y características estructurales y microestructurales. Los materiales con fórmula general Ce0.92-xGd0.08LixO2-δ y Ce0.92-xYb0.08LixO2-δ (x = 0, 0.02, 0.04 y 0.06) fueron sintetizados mediante molienda mecánica de alta energía durante 20 horas, partiendo de polvos de grado reactivo de los óxidos involucrados. La evolución de fases a través de la molienda fue estudiada mediante DRX, así como el efecto de la temperatura de tratamiento térmico en los polvos molidos (900 y 1200 °C). Se prensaron pastillas y se sinterizaron a 1200 °C, y se analizó su microestructura con MEB y AFM, su densidad relativa mediante el método de Arquímedes, sus propiedades eléctricas por medio de Espectroscopía de Impedancias y sus propiedades térmicas usando el método del pulso láser y cálculos de capacidad calorífica. Los resultados mostraron que los dopantes se introdujeron efectivamente usando la síntesis mecanoquímica y formando una solución sólida de ceria dopada con estructura cristalina tipo fluorita. La cristalinidad, tamaño de grano y densidad relativa aumentaron con el contenido de litio. La rugosidad media disminuyó con el contenido de litio, resultando en superficies más lisas y suaves. El parámetro de red disminuyó con el contenido de litio, como consecuencia de la introducción de cationes dopantes de Li+ con un menor radio iónico que el Ce+4. La conductividad iónica σdc se mantuvo en el orden de 1x10-2 para todas las muestras, con una ligera tendencia a disminuir en función del contenido de litio, y la máxima alcanzada fue de 8.18x10-2 S·cm-1 con una energía de activación de 0.782 eV a 650 °C, para la muestra CDG. No se observó una tendencia en la difusividad y conductividad térmica respecto al contenido de litio. A 500 °C se encontraron difusividades térmicas entre 0.98 y 0.77 mm2/s y conductividades térmicas entre 2.49 y 2.07 W/mK. El litio en estos materiales cumplió una función como aditivo de sinterización, manteniendo altas conductividades iónicas y conductividades térmicas comparables a las de la YSZ.

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE ÓXIDOS DE ALTA ENTROPÍA CON VISTAS A SU USO EN GENERACIÓN DE ENERGÍA

Sat, 01 Nov 2025 00:00:00 GMT

Title: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE ÓXIDOS DE ALTA ENTROPÍA CON VISTAS A SU USO EN GENERACIÓN DE ENERGÍA Authors: Arreazola Lopez, Sergio Rodolfo Description: En esta investigación se sintetizaron ocho composiciones de óxidos de alta entropía basados en CeO2, dopado con cuatro lantánidos trivalentes (Gd, Nd, Y, Sm) y Ca2+ como aditivo de sinterización. Se siguió la forma general Ce1−x(Gd0.2Nd0.2Y0.2Sm0.2Ca0.2)xO2−δ ( x = 0.04, 0.08, 0.12, 0.16, 0.20, 0.24 y 0.28), con el objetivo de estudiar el efecto combinado de la alta entropía y la adición de Ca sobre la estabilidad de fases, la densificación, y las propiedades eléctricas y térmicas, evaluando su potencial como electrolitos sólidos para celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) y como recubrimientos de barrera térmica (TBC). La síntesis se realizó mediante molienda mecánica de alta energía durante 24 horas a partir de óxidos precursores, seguida de tratamientos térmicos a 900 y 1200 °C. Los análisis de difracción de rayos X (DRX) confirmaron en todos los casos la formación de una fase cúbica tipo fluorita. Se observó el desplazamiento de los picos de difracción hacia menores ángulos 2θ conforme aumentó el dopaje, evidenciando la expansión del parámetro de red por la incorporación exitosa de los cationes sustitucionales de mayor radio iónico.Los polvos fueron compactados mediante prensado uniaxial y sinterizados a 1200°C durante 6 horas. Se caracterizó la microestructura de la superficie de fractura de pastillas, mostrando granos poligonales bien definidos, con tamaños de grano promedio entre 0.1349 y 0.3729 µm, y con porosidades cerradas. La muestra con 28% de dopaje sin Ca presenta mayor porosidad y menor crecimiento de grano que la que incluye Ca. Los análisis por microscopía de fuerza atómica (AFM) mostraron rugosidades superficiales entre 29.1 y 61.5 nm. Adicionalmente, se midió la conductividad iónica de las distintas composiciones. La composición con 20% de dopaje presentó el desempeño óptimo con una conductividad iónica (σdc) de 1.06 × 10-1 S/cm y una energía de activación (Edc) mínima de 0.82 eV. Finalmente, la conductividad térmica se determinó a partir de la densidad (método de Arquímedes), la capacidad calorífica (regla de Newman-Kopp) y la difusividad térmica (técnica de pulso láser). Presentando valores entre 2.07 y 3 W/m K a 500°C y un mínimo general de 1.76 a 400°C para la muestra con 16% de dopaje. Los resultados revelan que las composiciones intermedias ofrecen las mejores propiedades; la del 20% de dopaje para su uso como electrolito en SOFC, y la del 16% como material candidato para TBC.

USO DEL MÉTODO DE SÍNTESIS POR SALES FUNDIDAS PARA LA OBTENCIÓN DE NANOMATERIALES ELECTROCERÁMICOS DE CERIA DOPADA CON LANTÁNIDOS

Sat, 01 Nov 2025 00:00:00 GMT

Title: USO DEL MÉTODO DE SÍNTESIS POR SALES FUNDIDAS PARA LA OBTENCIÓN DE NANOMATERIALES ELECTROCERÁMICOS DE CERIA DOPADA CON LANTÁNIDOS Authors: Bocardo Roldan, Celeste Description: En esta investigación se sintetizan seis materiales cerámicos con fórmula general Ce₀.₉₁Ln₀.₀₉O₂₋δ, (siendo Ln: Yb, Dy, Gd, Sm, Nd y La los elementos lantánidos dopantes) mediante el método de síntesis por sales fundidas, a partir de nitratos de los elementos precursores, esto para evaluar la viabilidad de dichos materiales y sus fases obtenidas para su uso potencial como electrolitos en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) o como recubrimientos de barreras térmicas. La síntesis se realizó partiendo de los nitratos de los elementos precursores y nitrato de sodio usando el método de SSF y una serie de tratamientos térmicos posteriores a 700, 900 y 1200°C. Los resultados de DRX revelaron estructuras tipo fluorita cúbica típica de la ceria, así como un incremento en la cristalinidad con los tratamientos térmicos. Los polvos compactados mediante prensado uniaxial y sinterizados a 1200°C fueron analizados mediante una serie de técnicas; en la caracterización por MEB se encontraron microestructuras con granos definidos con presencia de poros. Las imágenes de MFA mostraron una formación uniforme de granos en la superficie de las pastillas, con rugosidad que muestra que dicha superficie no era completamente plana. La conductividad iónica mediante espectroscopia de impedancias mostró valores de entre 4.09*10 3 y 4.73*10-2 S cm-1. Finalmente, los análisis de difusividad y conductividad obtenidos utilizando la técnica de pulso láser, mostraron valores descendientes con el incremento de la temperatura, lo que los hace viables como recubrimientos de barreras térmicas, la muestra con valores más bajos fue CSO con valores de 0.4243 mm2/s y 3.53 W/mK respectivamente.