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En el video se muestra las principales fases de los aceros, aleaciones de Fe-C con un porcentaje máximo del 2% en peso de Carbono. Adicionalmente se verán las curvas de enfriamiento para aceros hipoeutectoides, eutectoides e hipereutectoides, así como las microestructuras de equilibrio en función de la temperatura, desde alta temperatura partiendo desde la austenita hasta temperatura ambiente, donde se pueden apreciar los diferentes microconstituyentes y fases que la conforman.

El video muestra cómo se realiza una construcción tridimensional basada en un ordenamiento atómico de un sistema cristalino cúbico centrado en las caras (FCC). Adicionalmente permite comprobar como la celdilla unidad queda perfectamente integrada en el ordenamiento tridimensional de los átomos según esta construcción.

En el presente video se realiza una introducción al diagrama de equilibrio del acero. El acero es una aleación ampliamente utilizada como elemento estructural en la mayoría de los campos de ingeniería. A través de su diagrama de equilibrio se introducen las líneas de liquidus, solidus y solvus. De otro lado, se localizan sobre el diagrama de fases las principales transformaciones que tienen lugar durante su solidificación: eutéctica y eutectoide. Respecto a la transformación eutectoide, en los acero tiene especial interés al ser la responsable de las microestructuras de equilibrio y con ello de las propiedades finales de los aceros en función de su composición.

En este video didáctico se analizará un gráfico obtenido mediante la técnica de análisis instrumental denominada Análisis termogravimétrico.

[ES] El diseño y la construcción de una base permanente en la Luna y en Marte, en un futuro algo más lejano, es uno de los mayores retos a los que se enfrentan los organismos espaciales. Los expertos y defensores de la exploración espacial están convencidos de que la colonización lunar es el siguiente paso lógico en la expansión del ser humano. En estos momentos, es evidente que una de las mayores desventajas con las que cuenta esta iniciativa, es el transporte y el manejo de materias primas desde la Tierra. El uso directo de materias extraídas del suelo lunar o marciano, llamadas regolitos, como material de construcción y utensilios abarataría enormemente los costes. Partiendo de esta premisa, es necesario realizar un estudio exhaustivo de estos regolitos como material de uso. Sin embargo, otro problema añadido es que la cantidad de regolito lunar traído a la tierra es limitada, y actualmente, no hay muestra de suelo marciano, por ello es necesario utilizar simulantes de estos materiales para continuar la investigación. Este Proyecto Fin de Máster, tiene como principal objetivo el estudio de la sinterabilidad de simulantes de regolitos lunares [Lunar Highlands Simulant (LHS-1) y Lunar Mare Simulant (LMS-1)] y de Marte [Mars Global Simulant (MSG-1)]. El primer paso será la caracterización de los polvos de simulante. Se determinará la densidad, la dilatación térmica y la distribución del tamaño de las partículas. Se realizarán distintas moliendas de alta energía para establecer la relación entre tamaño de grano y la sinterizabilidad. Posteriormente, estos materiales se sinterizarán mediante técnicas convencionales y no-convencionales, mediante microondas mono-modo y multi-modo. Se estudiarán diferentes temperaturas, y tiempos de mantenimiento, así como distintas atmósferas. Como el objetivo es ver el efecto de cada parámetro en la calidad de las muestras finales obtenidas, se caracterizarán los materiales mediante microscopía electrónica y ensayos mecánicos., [EN] The design and construction of a permanent base on the Moon, and on Mars in a more distant future, is one of the greatest challenges space organisms are facing today. Experts and advocates of space exploration are convinced that lunar colonization is the next logical step in human expansion. Currently, it is evident that a major disadvantage of this initiative is the transportation and handling of raw materials from Earth. The direct use of materials extracted from the lunar or Martian soil, called regoliths, as construction material and tools would greatly lower costs. Based on this premise, it is necessary to carry out an exhaustive study of these regoliths as material for use. However, another added problem is that the amount of lunar regolith brought to earth is limited, and currently, there is no Martian soil sample, for it is necessary to use simulants of these materials to continue the investigation. The main objective of this Final Master Project is to study the sinterability of simulants of lunar regoliths [Lunar Highlands Simulant (LHS-1) and Lunar Mare Simulant (LMS-1)] and of Mars [Mars Global Simulant (MGS-1)]. The first step will be the characterization of the simulant powders. The density, thermal expansion and size distribution of the particles will be determined. Different high-energy grinding will be carried out to establish the relationship between grain size and sinterability. Subsequently, these materials will be sintered using conventional and non-conventional techniques, using single-mode and multi-mode microwaves. Different temperatures and maintenance times will be studied, as well as different atmospheres. As the objective is to see the effect of each parameter on the quality of the final samples obtained, the materials will be characterized by electron microscopy and mechanical tests.

[ES] Actualmente, el interés en la mayoría de las aplicaciones que operan en condiciones extremas requiere el continuo desarrollo de nuevos materiales y de nuevos procesos de obtención. Cada vez son más las industrias que demandan materiales capaces de soportar condiciones de uso extremas, como pueden ser temperaturas mayores a los 1200 °C, ambientes abrasivos, cambios bruscos de temperatura,¿. En este sentido las cerámicas avanzadas presentan unas propiedades mejoradas y una mayor vida útil que sus homólogas tradicionales. El inconveniente es, sin lugar a duda, su obtención. Es necesario ajustar las fórmulas químicas, las síntesis y, por supuesto, la sinterización. Los largos tiempo de estancia necesarios para su sinterización supone un elevado consumo energético y económico, por lo que es necesaria la búsqueda de alternativas que inhiban o al menos minimicen estos inconvenientes. A raíz de estas desventajas, se están desarrollando nuevas técnicas, no convencionales, que reducen tanto el consumo y coste energético como el impacto medioambiental al emitir una menor generación de gases de efecto invernadero. Las dos técnicas de sinterización más innovadoras son las basadas en microondas (MW) y la asistida mediante campo eléctrico pulsado o spark plasma sintering (SPS). Se pueden conseguir mejores propiedades debido al mayor control en los mecanismos de densificación y en el tamaño del grano, además de reducir la temperatura de sinterización final y los tiempos de estancia. Todo esto se traduce en un importantísimo ahorro energético. En este Proyecto Fin de Máster, se plantean ambas técnicas como alternativa al método tradicional con la que se pretende demostrar estas mejoras sustanciales. Como material de estudio se han escogido dos composites de circón-circona estabilizada con itria (10 y 20 %vol ZrO2). Estos materiales compuestos presentan una alta estabilidad y resistencia química, un bajo coeficiente de expansión térmica, una baja conductividad térmica, una eleva, [EN] Nowadays, the interest in most applications operating under extreme conditions requires the continuous development of new materials and new production processes. More and more industries are demanding materials capable of withstanding extreme conditions of use, such as temperatures above 1200 °C, abrasive environments, abrupt changes in temperature, ..... In this respect, advanced ceramics have improved properties and longer lifetimes than their traditional counterparts. The drawback is undoubtedly their production. Chemical formulas, syntheses and, of course, sintering have to be adjusted. The long residence time required for sintering means high energy and economic consumption, so it is necessary to look for alternatives that inhibit or at least minimise these disadvantages. As a result of these disadvantages, new, non-conventional techniques are being developed that reduce both energy consumption and cost, as well as the environmental impact by emitting fewer greenhouse gases. The two most innovative sintering techniques are microwave (MW) and pulsed electric field assisted or spark plasma sintering (SPS). Better properties can be achieved due to better control of the densification mechanisms and grain size, as well as lower final sintering temperatures and shorter residence times. All this translates into significant energy savings. In this Master's Thesis, both techniques are proposed as an alternative to the traditional method in order to demonstrate these substantial improvements. Two yttria-stabilised zirconia composites (10 and 20 %vol ZrO2) have been chosen as study materials. These composites show high stability and chemical resistance, low coefficient of thermal expansion, low thermal conductivity, high hardness and fracture toughness.

[ES] La sinterización por microondas se ha convertido en una técnica potencialmente prometedora de bajo consumo energético para la investigación en ciencia de los materiales. Basada en la interacción de las microondas con la materia, ofrece posibilidades ilimitadas para una rápida síntesis y sinterización de cerámicas micro y nanoestructurados. Hay dos razones principales por las que la consolidación de materiales por microondas permite mejorar las propiedades finales de estos, especialmente en el caso de los nanopolvos cerámicos; al tratarse de una técnica de calentamiento rápido - controla el crecimiento del tamaño de grano y la homogeneidad de la microestructura - lo cual difiere mucho de otros tipos de sinterizado. Por lo tanto, esta técnica abre la posibilidad de conseguir materiales cerámicos avanzados con una combinación de propiedades estructurales y funcionales excepcionales adaptadas en todo momento a un mercado tecnológico cada vez más sofisticado. En este trabajo se compararán los diferentes procesos de sinterización, convencional y no-convencional, de materiales compuesto de MgO-TiO2. En cuanto al método de microondas, se estudiará la influencia del campo eléctrico y los parámetros de calentamiento: como es la rampa de calentamiento/enfriamiento, temperatura final, tiempo de permanencia, potencia aplicada y propiedades dieléctricas vs. temperatura. Una vez obtenidos los materiales densificados, se procederá a estudiar sus propiedades finales para poder determinar su aplicación tecnológica. Para ello, se determinará la densidad mediante el método de Arquímedes, (estudiando la porosidad interna y externa), las propiedades mecánicas como la dureza y tenacidad y, por último, se hará un estudio de fases mediante la técnica de rayos X y un estudio microestructural mediante microscopía eléctrica de barrido. Finalmente se discutirán los resultados y se correlacionaran entre ellos extrayendo las conclusiones finales del trabajo., [EN] Microwave sintering has emerged as a potentially promising low-energy technique for materials science research. Based on the interaction of microwaves with matter, it offers unlimited possibilities for rapid synthesis and sintering of micro- and nanostructured ceramics. There are two main reasons why microwave consolidation of materials can improve their final properties, especially in the case of ceramic nanopowders; being a fast-heating technique - it controls the growth of grain size and homogeneity of the microstructure - which significantly differs from other types of sintering. Therefore, this technique opens up the possibility of achieving advanced ceramic materials with a combination of exceptional structural and functional properties adapted at all times to an increasingly sophisticated technological market. In this work, the different sintering processes, conventional and non-conventional, of MgO-TiO2 composite materials will be compared. Regarding the microwave method, the influence of the electric field and the heating parameters will be studied: such as heating/cooling rate, final temperature, dwell time, applied power and dielectric properties vs. temperature. Once the densified materials have been obtained, their final properties will be studied in order to determine their technological application. For this purpose, the density will be determined by the Archimedes method, (studying the internal and external porosity), the mechanical properties such as hardness and fracture toughness and, finally, a phase study will be carried out by X-ray technique and a microstructural study by scanning electrical microscopy. Finally, the results will be discussed and correlated with each other and the final conclusions of the work will be drawn.

En este video didáctico veremos cómo se determina la cristalinidad de un polímero mediante la técnica de análisis instrumental denominada Calorimetría Diferencial de Barrido.

Utilizar una herramienta informática como Granta Edupack en el estudio de los diagramas de equilibrio de fases de aleaciones metálicas con solubilidad total, centrándose en el la revisión de las diferentes zonas presentes así como la evolución de la microestructura durante el enfriamiento en condiciones de equilibrio.

En este video didáctico veremos cómo se analiza un polímero termoplástico mediante la técnica de análisis instrumental denominada Calorimetría Diferencial de Barrido.

En este video didáctico se muestra cómo se realiza una molienda de polvo cerámico en un molino planetario.

Estudio de diagramas de equilibrio de fases de aleaciones metálicas con solubilidad parcial y transformación eutéctica mediante la herramienta informática Granta Edupack. Se centra en la revisión de las diferentes regiones de fases dentro del diagrama y de la evolución de la microestructura durante el enfriamiento en condiciones de equilibrio, para composiciones representativas de las distintas aleaciones que se pueden tener.

[ES] Las cerámicas oxídicas basadas en oxido de zirconio (ZrO2) son empleadas frecuentemente como materiales estructurales en aplicaciones biomédicas, más concretamente, en el campo de los implantes dentales. Sus propiedades mecánicas, características estéticas, biocompatibilidad y durabilidad, hacen idóneo a este material para restauraciones dentales sin la necesidad de utilizar metales. El procesado de estos implantes dentales suele realizarse a partir de procesos pulvimetalúrgicos que requieren alta temperatura (>1300 ºC), lo que implica un gran gasto energético y de tiempo. En bibliografía, podemos encontrar trabajos en los que se emplean técnicas no-convencionales de sinterización mediante microondas para la obtención de ZrO2. Esta técnica novedosa, no sólo reduce los tiempos de sinterizado, sino que también reduce notablemente el consumo eléctrico necesario para llevar a cabo la consolidación de estos materiales. En este trabajo, se llevará a cabo un estudio de la sinterabilidad de piezas dentales base ZrO2 mediante sinterización no-convencional utilizando las microondas. Se realizará un estudio para optimizar el proceso de sinterización y se realizará una caracterización, física, química, mecánica y microestructural de las piezas obtenidas. Se compararán los resultados obtenidos con los procedentes de muestras sinterizadas por técnicas convencionales., [EN] Oxide ceramics based on zirconium oxide (ZrO2) are frequently used as structural materials in biomedical applications, more specifically in the field of dental implants. Its mechanical properties, esthetical characteristics, biocompatibility and durability make this material ideal for dental restorations without the need for metals. The processing of these dental implants is usually carried out by powder metallurgical processes that require high temperature (>1300 ºC), which implies a great expenditure of energy and time. In the literature, we can find works in which non-conventional microwave sintering techniques are used to obtain ZrO2. This novel technique not only reduces sintering times, but also significantly reduces the power consumption required to carry out the consolidation of these materials. In this work, a study of the sinterability of ZrO2-based dental pieces by non-conventional sintering using microwaves will be carried out. A study will be carried out to optimize the sintering process and a physical, chemical, mechanical and microstructural characterization of the obtained pieces will be carried out. The results obtained will be compared with those obtained from samples sintered by conventional techniques.

[ES] El objetivo de este proyecto es estudiar la sinterabilidad de composites de ferrita de Ni-Zn y alúmina. Para ello se emplearán dos técnicas de sinterización diferentes: la sinterización convencional y la sinterización no-convencional por microondas. La sinterización por microondas es una técnica muy prometedora que emplea temperaturas de sinterización más baja, tiempos de procesamiento más cortos y un menor consumo de energía que el convencional. Se estudiarán diferentes parámetros de procesado: temperatura, tiempo y el uso o no de un susceptor. Las excelentes propiedades de los materiales basados en ferritas Ni-Zn, tales como una alta resistividad eléctrica, alta permeabilidad magnética, alta temperatura de Curie, baja pérdida de potencia, etc., les permiten cubrir una amplia gama de aplicaciones, desde microondas hasta radiofrecuencias, y son importantes tanto desde el punto de vista de la investigación fundamental como de la aplicada: núcleos de transformadores, cabezales de lectura/escritura para cintas digitales de alta velocidad, aplicaciones biomédicas en diagnóstico y terapia¿ Se analizarán las propiedades mecánicas, eléctricas y magnéticas de las muestras obtenidas, además se realizarán ensayos de: microdureza, tenacidad, observación mediante microscopía óptica y electrónica y difracción de rayos X., [EN] The aim of this project is to study the sinterability of Ni-Zn ferrite and alumina composites. Two different sintering techniques will be used: conventional sintering and non-conventional microwave sintering. Microwave sintering is a very promising technique that uses lower sintering temperatures, shorter processing times and lower energy consumption than conventional sintering. Different processing parameters will be studied: temperature, time, and the use or not of a susceptor. The excellent properties of materials based on Ni-Zn ferrites, such as high electrical resistivity, high magnetic permeability, high Curie temperature, low power loss, etc., allow them to cover a wide range of applications, from microwaves to radio frequencies, and are important both from the point of view of fundamental and applied research: transformer cores, read/write heads for high-speed digital tapes, biomedical applications in diagnosis and therapy... The mechanical, electrical and magnetic properties of the samples obtained will be analyzed, and tests will be carried out on: microhardness, toughness, observation by optical and electronic microscopy and X-ray diffraction.

[ES] La sinterización de materiales cerámicos mediante radiación de microondas es un campo emergente en la ciencia y tecnología de materiales con un enorme potencial para obtener nuevos materiales y nuevas microestructuras. Las principales características asociadas al proceso de microondas se resumen en: un calentamiento volumétrico rápido y uniforme, mejora en la densificación y las propiedades mecánicas e inhibición del crecimiento de grano. En este trabajo se estudiará la sinterabilidad de materiales ferrita (Ni-Zn) y composites de ferrita (NiZn)-BaTiO3. Para ello, se van a utilizar dos cavidades de microondas monomodo, una de ellas con máximo de campo magnético y otra con presencia de máximo de campo eléctrico. Los objetivos del estudio han sido los siguientes. La sinterabilidad del composite con las dos microondas. La sinterabilidad de la ferrita (Ni-Zn) se prueba con sinterización eléctrica por microondas. Por último, se caracterizan todas las muestras para observar la influencia de los parámetros de sinterización por microondas en la microestructura, la dureza y la densidad. Además, ambos materiales se sinterizan por sinterización convencional para compararlos con las muestras sinterizadas por microondas. En cuanto al composite de ferrita (Ni-Zn) y BaTiO3. De hecho, se ha observado un comportamiento muy inestable con las dos cavidades de microondas. En el caso del microondas eléctrico, el uso de un susceptor de SiC ha permitido sinterizar el material con éxito. Por último, las propiedades del material sinterizado por microondas son muy prometedoras. Por ejemplo, este método ha permitido aumentar la dureza del material y su densidad. En cuanto a la ferrita (Ni-Zn), se ha logrado la sinterización mediante microondas eléctricas. La caracterización de las muestras ha mostrado propiedades similares a las de las muestras sinterizadas por sinterización convencional, pero a una temperatura más baja y con tiempos de sinterización más cortos., [CA] La sinterització de materials ceràmics per mitjà de radiació de microones és un camp emergent en la ciència i tecnologia de materials amb un enorme potencial per a obtindre nous materials i noves microestructures. Les principals característiques associades al procés de microones es resumixen en: un calfament volumètric ràpid i uniforme, millora de la taxa de producció, millora en la densificació i les propietats mecàniques i inhibició del creixement de gra. En este treball s'estudiarà la sinterabilidad de materials ferrita (Ni-Zn) i composites de ferrita (Ni-Zn) - BaTiO3. Per a això, es van a utilitzar dos cavitats de microones monomodo, una d'elles amb màxim de camp magnètic, i una altra amb presència de màxim de camp elèctric. Els objectius de l'estudi són nombrosos. Primer, es prova la sinterabilidad del compost amb les dos microones. Després, la sinterabilidad de la ferrita (Ni-Zn) es prova amb sinterització elèctrica per microones. Finalment, es caracteritzen totes les mostres per a observar la influència dels paràmetres de sinterització per microones en l'estructura, la duresa i la densitat. A més, ambdós materials se sinterizan per sinterització convencional per a comparar-los amb les mostres sinterizadas per microones. Quant al compost de ferrita (Ni-Zn) i BaTiO3. De fet, s'ha observat un comportament molt inestable amb ambdós microones. En el cas del microones elèctric, l'ús d'un susceptor ha permés sinterizar el material amb èxit. Finalment, les propietats del material sinterizado per microones són molt prometedores. Per exemple, este mètode ha permés augmentar la duresa del material i la seua densitat. Quant a la ferrita (Ni-Zn) , s'ha aconseguit la sinterització per microones elèctriques. La caracterització de les mostres ha mostrat propietats semblants a les de les mostres sinterizadas per sinterització convencional, però a una temperatura més baixa i amb temps de sinterització més curts., [CA] The sintering of ceramic materials by microwave radiation is an emerging field in materials science and technology with an enormous potential for obtaining new materials and new microstructures. The main characteristics associated to the microwave process are summarized in: fast and uniform volumetric heating, improved production rate, improved densification and mechanical properties and inhibition of grain growth. In this work, the sinterability of (Ni-Zn) ferrite and (Ni-Zn) ferrite/BaTiO3 composites will be studied. For this purpose, two single mode microwave cavities will be used, one of them with a maximum magnetic field and a minimum electric field, and the other with a maximum electric field and a minimum magnetic field. The aims of the study are numerous. First, the sinterability of the composite with the two microwaves is tested. Then, the sinterability of the (Ni-Zn) ferrite alone is tested with electric microwave sintering. Finally, all the samples are characterised in order to observe the influence of the microwave sintering parameters on the structure, the harness and the density. Furthermore, both materials are sintered by conventional sintering to be compared with the microwave sintered samples. Concerning the (Ni-Zn) ferrite/BaTiO3 composite. After several attempts, the sintering of the composite with the magnetic microwave is a failure. Indeed, a very instable behaviour have been observed with both microwaves. In the case of the electric microwave, the use of a susceptor has enabled to sinter the material with success. Finally, the properties of the material sintered by microwave are very promising. For example, this method has enabled to increase the hardness of the material and its density. Concerning the (Ni-Zn) ferrite, the electric microwave sintering was achieved. The characterization of the samples has shown similar properties than samples sintered by conventional sintering but at lower temperature and shorter sintering times.

[ES] En el presente trabajo fin de máster se pretende abordar el desarrollo de materiales compuestos cerámicos empleados en el sector aeroespacial que actúen como barreras térmicas en turbinas de gas. Los requerimientos de estos materiales son severos, ya que han de resistir altas temperaturas en ambientes abrasivos protegiendo los álabes metálicos. Para ello se han empleado composites de cerámicas base ZrO2 reforzadas con diferentes proporciones de SiC y procesadas mediante Spark Plasma Sintering (SPS). Como matriz del composite se empleó circona tetragonal dopada con un 4% mol de itria (4YTZP), un material ampliamente estudiado por su baja conductividad térmica, alta tenacidad, alta dureza y alto coeficiente de expansión térmica. Como refuerzo se seleccionó carburo de silicio (SiC) por sus buenas propiedades mecánicas y su capacidad de inhibición en la propagación de las grietas, aumentando así su tenacidad. Los diferentes composites 4YTZP-SiC obtenidos se han sinterizado en vacío por la técnica noconvencional de Spark Plasma Sintering a diferentes temperaturas (1300, 1350 y 1400 °C), con una presión uniaxial de 80 MPa, una rampa de calentamiento de 100 °C/min y una estancia 5 min. Una vez obtenidos los composites, se han caracterizado mediante difracción de rayos X. Se ha estudiado su microestructura mediante técnicas de FESEM y se han analizado sus propiedades mecánicas mediante microdureza y tenacidad. Por último, para estudiar el comportamiento de estos materiales en ambientes abrasivos, se han realizado ensayos de rayados en los que se ha variado la carga y la profundidad de penetración., [CA] En el present treball fi de màster es pretén abordar el desenvolupament de materials compostos ceràmics empleats en el sector aeroespacial que actuen com a barreres tèrmiques en turbines de gas. Els requeriments d'aquests materials són severs, ja que han de resistir altes temperatures en ambients abrasius protegint els àleps metàl·lics. Per a això s'han emprat composites de ceràmiques base ZrO2 reforçades amb diferents proporcions de SiC i processades mitjançant Spark Plasma Sintering (SPS). Com a matriu del composite es va emprar circona tetragonal dopada amb un 4% mol de itria (4Y-TZP), un material àmpliament estudiat per la seua baixa conductivitat tèrmica, alta tenacitat, alta duresa i alt coeficient d'expansió tèrmica. Com a reforç es va seleccionar carbur de silici (SiC) per les seues bones propietats mecàniques i la seua capacitat d'inhibició en la propagació de les clivelles, augmentant així la seua tenacitat. Els diferents composites 4YTZP-SiC obtinguts s'han sinterizado en buit per la tècnica no-convencional de Spark Plasma Sintering a diferents temperatures (1300, 1350 i 1400 °C), amb una pressió uniaxial de 80 MPa, una rampa de calfament de 100 °C/min i una estada 5 min. Una vegada obtinguts els composites, s'han caracteritzat mitjançant difracció de raigs X. S'ha estudiat la seua microestructura mitjançant tècniques de FESEM i s'han analitzat les seues propietats mecàniques mitjançant microdureza i tenacitat. Finalment, per a estudiar el comportament d'aquests materials en ambients abrasius, s'han realitzat assajos de ratllats en els quals s'ha variat la càrrega i la profunditat de penetració., [EN] This final master's degree project aims to address the development of ceramic composite materials used in the aerospace sector to act as thermal barriers in gas turbines. The requirements of these materials are severe, since they have to resist high temperatures in abrasive environments protecting the metal blades. For this purpose, ZrO2 based ceramic composites reinforced with different proportions of SiC and processed by Spark Plasma Sintering (SPS) have been used. As matrix of the composite, tetragonal zirconia doped with 4% mol of yttria (4YTZP) was used, a material widely studied for its low thermal conductivity, high tenacity, high hardness and high coefficient of thermal expansion. As reinforcement, silicon carbide (SiC) was selected for its good mechanical properties and its ability to inhibit crack propagation, thus increasing its toughness. The different 4YTZP-SiC composites obtained have been sintered in vacuum by the non-conventional Spark Plasma Sintering technique at different temperatures (1300, 1350 and 1400 ºC), with a uniaxial pressure of 80 MPa, a heating ramp of 100 ºC/min and a stay of 5 min. Once the composites have been obtained, they have been characterised by X-ray diffraction. Their microstructure has been studied using SEM techniques and their mechanical properties have been analysed using microhardness and toughness. Finally, to study the behaviour of these materials in abrasive environments, scratch tests have been carried out in which the load and depth of penetration have been varied.

[ES] Hoy en día, muchas aplicaciones industriales requieren componentes que trabajen en condiciones extremas, especialmente a temperaturas muy altas (>1200 ºC) durante mucho tiempo. Para este tipo de aplicaciones se requieren propiedades como una baja conductividad térmica, un bajo coeficiente de expansión térmica y una alta resistencia química. Los materiales cerámicos avanzados basados en composites circona-circón (ZrO2-ZrSiO4), poseen estas propiedades, por lo tanto, les hace atractivos para esta clase de aplicaciones. El principal inconveniente de estos materiales son las altas temperaturas y los largos tiempos de estancia necesarios para sinterizarlos y obtener altas densidades, lo que supone un elevado consumo de energía y costes. Por ello, el sinterizado no-convencional basado en microondas es una técnica prometedora capaz de reducir las temperaturas de sinterización y de mantenimiento, lo que supone un ahorro energético y una reducción de costes del orden del 70% en comparación con los métodos convencionales. El objetivo de este estudio es evaluar la sinterabilidad de mezclas circona-circón obtenidas por métodos coloidales, (20-80 vol% y 80-20 vol% de circona-circón). Como tecnología de sinterización se empleará el método convencional y el método no-convencional mediante microondas. Se realizará un estudio de estabilidad de las fases presentes mediante difracción de rayos X y se evaluarán las propiedades mecánicas y microestructurales con el fin de obtener los mejores materiales con unas propiedades finales excepcionales., [EN] Today, many industrial applications require components that work under extreme conditions, especially at very high temperatures (>1200 °C) for a long time. Properties such as low thermal conductivity, low coefficient of thermal expansion and high chemical resistance are required for such applications. Advanced ceramic materials based on zirconia-zircon composites (ZrO2-ZrSiO4) possess these properties, thus making them attractive for this kind of applications. The main drawback of these materials are the high temperatures and long residence times required to sinter them and obtain high densities, which entails high energy consumption and costs. Therefore, non-conventional microwave sintering is a promising technique capable of reducing sintering and holding temperatures, resulting in energy savings and cost reductions in the order of 70% compared to conventional methods. The objective of this study is to evaluate the sinterability of zirconia-zircon powders obtained by colloidal methods (20-80 vol% and 80-20 vol% ZrO2-ZrSiO4). As sintering technology, the conventional method and the non-conventional method by microwave will be used. A stability study of the phases present will be carried out by X-ray diffraction and the mechanical and microstructural properties will be evaluated in order to obtain the best materials with exceptional final properties., [CA] Hui en dia, moltes aplicacions industrials requereixen components que treballen en condicions extremes, especialment a temperatures molt elevades (>1200 °C) durant molt de temps. Per a aquestes aplicacions és necessari que els materials posseeixin propietats com baixa conductivitat tèrmica, baix coeficient d’expansió tèrmic i alta resistència química. Els materials ceràmics avançats basats en composites circó-circona, compleixen aquestes propietats, per tant, els fa atractius per a aquesta classe d’aplicacions. El principal inconvenient són les elevades temperatures y el llargs temps de permanència necessaris per a sinteritzar-los i obtindré altes densitats, el que suposa un gran consum tant energètic com econòmic. Per això, el sinteritzat no-convencional basat en microones és una tècnica prometedora capaç de reduir les temperatures de sinterització i de manteniment, el que es pot traduir en un estalvi energètic i una reducció dels costos de l’ordre del 70% en comparació amb els mètodes convencionals. L’objectiu d’aquest estudi és analitzar la sinterabilitat de mescles circó-circona obtingudes per mètodes col·loidals (20-80 % vol. y 80-20 %vol. de circó-circona). Com a tecnologia de sinterització s’utilitzarà el mètode convencional i el mètode no-convencional mitjançant microones. Es portarà a terme un estudi d’estabilitat de les fases presents mitjançant difracció de raigs X i a més, s’estudiaran les propietats mecàniques i microestructurals amb l’objectiu d’obtindre els millors materials amb unes propietats finals excepcionals.

[ES] La reutilización de materiales poliméricos es importante para el desarrollo sostenible, donde el reciclaje desempeña un papel importante en la reducción de materiales de desecho. Desafortunadamente, algunas de las propiedades de los materiales poliméricos cambian durante el proceso de reciclaje. El objetivo del estudio es determinar cómo las propiedades reológicas del polietileno de alta densidad (HDPE), que están asociadas con las propiedades de procesamiento, cambian con el reciclaje repetido., [EN] The reuse of polymeric materials is important for sustainable development, therefore the recycling plays an important role in reducing waste materials. Unfortunately, some of the properties of recycled polymer materials can change during the recycling process. The study will be focused on the high-density polyethylene (HDPE), which is the most recycled plastic. Its long virtually unbranched polymer chains are responsible for high density, high strength and high stability compared to some other polymers. HDPE was first used for pipes in storm sewers, drains and culverts, although nowadays the use of this plastic is very extended for products like milk jugs, juice containers, grocery or trash bags, motor oil containers, shampoo and soap bottles, detergent and bleach containers or toys. The aim of the study is to investigate the properties of extensively recycled HDPE. The mechanical recycling will be simulated by an extrusion process. The mixtures of neat material with different ratios of extensively recycled HDPE will be used to determine how various properties of high-density polyethylene (HDPE), which are associated with the processing and final use of the product, change with repeated recycling and how the addition ofextensively recycled HDPE to neat material affects various properties.

[ES] La tesis trata del análisis del comportamiento térmico de los materiales de cambio de fase encapsulados (PCM) para el sistema de almacenamiento de energía térmica latente (LTESS). Más en detalle, tres parafinas comerciales de cambio de fase (RT 35 HC, RT 42 y RT 50), con un rango diferente de temperatura de fusión (de 35°C a 50°C), son monitorizadas durante las fases de carga y descarga en un almacenamiento térmico lleno de agua destilada. Las PCM están encapsuladas en cajas de aluminio con y sin la presencia de espumas de aluminio y cobre metálico. Se utiliza una plataforma de ensayo experimental en la que se llena un baño termostático con un volumen total de 22,8 litros de agua y PCM encapsulado. El volumen del PCM es alrededor del 20% del volumen total del baño termostático. El baño termostático está equipado con una resistencia eléctrica por medio de la cual todo el volumen se calienta hasta un valor de temperatura fijado (i.e. 50°C); de esta manera el almacenamiento se carga de energía térmica. La temperatura del agua y del PCM se controla mediante una serie de termopares. Cuando el agua y el PCM alcanzan el punto de ajuste, la resistencia eléctrica se apaga y la fase de carga se detiene. El baño extrae un caudal volumétrico constante de agua gracias a una bomba. El agua caliente entra en un fancoil utilizado para transferir al aire ambiente el calor del agua. Con el fin de estabilizar la temperatura de retorno al baño termostático utilizado como almacenamiento, y se utiliza baño frío adicional. Los resultados experimentales destacan el efecto de la espuma metálica en la transferencia de calor dentro de la parafina, al reducir el tiempo de fusión y acelerar la transferencia de calor entre PCM y agua. El valor del coeficiente global de transferencia de calor entre el PCM encapsulado y el agua se obtiene mediante los datos experimentales. Al final es evidente el beneficio en el uso de PCM dentro de espumas metálicas en términos de tiempo de descarga del sist, [EN] The thesis deals with the analysis of thermal behavior of encapsulated phase change materials (PCM) for latent thermal energy storage system (LTESS). More in detail, three commercial phase change paraffins (RT 35 HC, RT 42 and RT 50), having a different range of melting temperature (from 35°C to 50°C), are monitored during the charging as well as discharging phases in a thermal storage filled with distilled water. PCMs are encapsulated in aluminum boxes with and without the presence of aluminum and copper metal foams. An experimental test rig is used in which a thermostatic bath with a total volume of 22.8 liters is filled with water and encapsulated PCM. The volume of the PCM is around 20% of the total volume of the thermostatic bath. The thermostatic bath is equipped with an electrical resistance by means of which the whole volume is heat up to a fixed setpoint temperature value (i.e. 50°C); in this way the storage is charged of thermal energy. The temperature of water and PCM is monitored by means of a series of thermocouples. When both water and PCM reach the setpoint, the electrical resistance is switched off and the charging phase is stopped. A constant volumetric flow rate of water is extracted by the bath thanks to a pump. The hot water enters in a fancoil used to transfer to the ambient air the heat of the water. In order to stabilize the return temperature to the thermostatic bath used as storage, and additional cold bath is used. The experimental results highlight the effect of the metal foam on the heat transfer within the paraffin, by reducing the melting time and accelerating the heat transfer between PCM and water. The value of the overall heat transfer coefficient between the encapsulated PCM and water is obtained by the experimental data. In the end is evident the benefit in using PCM within metal foams in terms of discharging time of the system. Indeed with foams the disharging time is about 1 hour, meanwhile with pure PCM is about 6 hour. Fur

[ES] En los últimos años la obtención de materiales con propiedades especiales que puedan emplearse en aplicaciones específicas se ha convertido en una necesidad. Un ejemplo de ello es el aluminosilicato de litio. Este material ha sido exhaustivamente estudiado ya que posee un coeficiente de expansión térmica muy bajo, incluso, dependiendo de su estructura cristalina, puede llegar a ser negativo. Esta cualidad lo hace idóneo para su empleo en distintos campos de aplicación que van desde los utensilios de cocina, hasta dispositivos electrónicos, piezas de espejos de telescopios, giroscopios láser de anillo y plataformas ópticamente estables. Sin embargo, los materiales con coeficientes de expansión térmica negativa suelen tener baja resistencia mecánica debido a la anisotropía de su expansión, la cual provoca microfisuras. Es por ello necesario mejorar sus propiedades mecánicas sin reducir las térmicas. Para ello contamos con métodos de sinterización no-convencionales que comienzan a competir con los tradicionales, ya que proporcionan mejoras en las propiedades de los materiales obtenidos, reduciendo tiempos de sinterizado, y en algunos casos, incluso reduciendo costes. Es el caso de la sinterización por microondas, la cual se trata de una técnica no-convencional donde los materiales absorben las ondas electromagnéticas y las transforman en calor. Este proceso es muy diferente de otros métodos, donde el calor es transferido a través de los mecanismos de conducción, radiación y convección. Las principales ventajas de la sinterización por microondas se puede resumir en tres: reducción de tiempos y costes económicos de producción, beneficios medioambientales y flexibilidad del procesado. Por lo tanto, las microondas son una clara alternativa a otros métodos de sinterización. El objetivo de este trabajo fin de grado es la obtención, mediante la técnica de sinterización no convencional de microondas, de materiales cerámicos basados en aluminosilicato de litio densos y en, [EN] During the last years obtaining materials with special properties, which can be used in specific applications, has become a necessity. An example of this is lithium aluminosilicate (LAS). This material has been thoroughly studied because of its low coefficient of thermal expansion. Depending on its crystalline structure the coefficient can even have a negative value. This characteristic makes LAS an ideal material for different application fields such as cooking utensils, electronic devices, mirror pieces of telescopes, rings of laser gyroscopes or platforms optically stable. Nevertheless, materials with negative coefficient of thermal expansion often have a low mechanical resistance, due to their anisotropy of their expansion. This anisotropy causes microcracks. For this reason, it is necessary to improve their mechanical properties without minimizing the thermal ones. These enhancements of mechanical properties are starting to be made by non-conventional methods, competitive methods in comparison with the traditional ones, which reduce sinter periods and sometimes they even reduce costs. That is the case of microwave sintering, a non-conventional technic where materials absorb electromagnetic waves and convert them into heat. This process is very different from other methods, since the heat is transferred through conduction, radiation and convection mechanisms. Summing up, the principal advantages of microwave sintering are three: sinter periods and economical costs of production reduction, environmental benefits and process flexibility. Therefore, microwaves are a clear alternative in comparison with other sintering methods. The objective of this final degree project is the obtention of dense ceramic materials in a solid form based on lithium aluminosilicate (LAS), through the non-conventional microwave sintering technic. In order to use them in specific applications, their obtention will reunite the necessary mechanic conditions and exceptional functions. T

[Otros] The interest in a competence-based approach in the university, continues increasing at a considerable rate in the European Higher Education Area. Generic competences (specific of the sort of education) assessment is nowadays considered crucial to support socio-educational demands. Nevertheless, the methodologies for the assessment/evaluation of the generic competences and their inclusion in the curriculum has yet to be adequately achieved. Competency-based learning requires either the development of new evaluation tools or adjustment of the existing ones in order to support marking changes needed for new learning-oriented active methodologies. In this sense, questionnaires are an innovative educational tool for competence evaluation although the development of a solid body of knowledge is still a pending task. For this reason, this study proposes a methodological tool based on a questionnaire for rating the assessment (or not) of Specific Instrumental generic competence (instrumental skills), as defined in our university, by undergraduate students. In this regard, a practical intervention was designed to integrate the evaluation of activities related to Instrumental Skills in undergraduate students of Chemical Engineering, taking advantage of a computer practice session programmed as a part of the Materials Science subject. The appropriateness of the developed questionnaire, based on some learning outcomes, as a tool to properly score the competence of interest has been analysed by comparison of the obtained marks with the ones coming from more regular evaluation tools. The results may lead to some interesting conclusions to university professors when creating appropriate competency-based scoring questionnaires.

[EN] This paper presents the results of the experience carried out in the lab-sessions of several subjects of Mechanical Engineering. The aim of this work is to find a common methodology focused on the acquisition and evaluation of the Specific Instrumental Transversal Competence (CT13 in the UPV institutional project). The work has been applied in two types of lab-sessions: computer lab and laboratory. The instrumentation used in each of them has a different nature, while the former is focused on the use and comprehension of a numerical calculation software, in the latter the students must understand the management and purpose of some experimental measurement equipments. In the computer sessions, after an accompanied learning, the students must carry out and justify the steps followed in solving a numerical problem. The evaluation takes into account the level of adequacy of the steps followed throughout the process. In the laboratory practices, the students must demonstrate the ability to correctly select the proper equipment based on the parameter to be measured as well as to define the sequence of treatments in the measurement process. The measurement of the level of acquisition of the CT13 is done through an individual questionnaire., [ES] En este trabajo se presentan los resultados de la experiencia llevada a cabo en las prácticas de diversas asignaturas de Ingeniería Mecánica. El objetivo final es encontrar una metodología unificada enfocada a la adquisición y evaluación de la Competencia Transversal Instrumental Específica (CT13 en el proyecto institucional de la UPV).Se ha trabajado con dos tipos de prácticas: informáticas y de laboratorio. La instrumentación empleada en cada una de ellas tiene distinta naturaleza, mientras las primeras están enfocadas al manejo de un programa de cálculo numérico, en las segundas los estudiantes deben comprender el manejo y la finalidad de diversos equipos de medida experimental.En las prácticas informáticas los alumnos, tras un aprendizaje acompañado, deben ser capaces de realizar y justificar los pasos seguidos en la resolución de un problema numérico. En la evaluación se tiene en cuenta el nivel de adecuación de los pasos seguidos a lo largo del proceso. En las prácticas de laboratorio los alumnos deben demostrar la capacidad de seleccionar correctamente el equipo adecuado en función del parámetro a medir, así como definir la secuencia de tratamientos en el proceso experimental. La medida del nivel de adquisición de la CT13 se realiza con un cuestionario individual.

[EN] The post-process thermal treatment of thermoplastics improves their mechanical properties, but causes deformations in parts, making them unusable. This work proposes a powder mould to prevent dimensional part deformation and studies the influence of line building direction in part deformations in a post-process thermal treatment of 3D printed polymers. Two sets of ABS (acrylonitrile butadiene styrene) test samples manufactured by fused deposition modelling (FDM) in six different raster directions have been treated and evaluated. One set has been packed with a ceramic powder mould during thermal treatment to evaluate deformations and mould effectiveness. Thermogravimetric tests have been carried out on ABS samples, concluding that the thermal treatment of the samples does not cause degradations in the polymeric material. An analysis of variance (ANOVA) was performed to study internal building geometry and mould influence on part deformation after the thermal treatment. It can be concluded that powder mould considerably reduces dimensional deformations during the thermal treatment process, with length being the most affected dimension for deformation. Attending to the length, mould effectiveness is greater than 80% in comparison to non-usage of moulding, reaching 90% when the building lines are in the same direction as the main part.

Enseñar cómo se realizaría un ensayo de laboratorio para determinar la conductividad térmica en materiales metálicos.

En el video se resumen el material necesario y el procedimiento experimental a seguir en la elaboración de un laminado de material compuesto por el método de laminación manual.

Enseñar cómo se realizaría un ensayo de laboratorio para determinar la templabilidad en aceros, y cómo se determinar las durezas.

Enseñar cómo se realiza un ensayo de dureza Rockwell B y Rockwell C en función de la dureza de las probetas.

En el video se resumen el material necesario y el procedimiento experimental seguido en la elaboración de un laminado de material compuesto por el método de laminación manual, y adicionalmente como llevar a cabo el embolsado para poder hacer la bolsa de vacío.

Enseñar cómo se realizaría una construcción tridimensional basada en un ordenamiento atómico de un sistema cristalino cúbico centrado en el cuerpo (BCC). Asimismo, comprobar cómo quedaría insertada la celdilla unidad en ordenamiento espacial.

[EN] Parts manufactured by Fused Deposition Modeling (FDM) present anisotropic properties, which have influence in tensile test results. In this paper, test samples of Polylactide (PLA) are manufactured by FDM according to geometries defined in UNE-EN ISO 527-2:2012 and ASTM D638-14:2014. Manufacturing parameters as wall thickness, orientation of building wall lines, and orientation of infill pattern have beeen studied. A nomenclature to define manufacturing direction of sample is also developed. Stress concentration can modify obtained results in tensile test, and it could be due to geometrical discontinuities, pressure points and thermal shock. Standard and no standard geometries have been evaluated to test FDM process. In order to avoid premature sample failure by stress concentration, different strategies have been developed: manufacturing samples with a rectangular geometry, an annealing treatment and to manufacture the samples as union of different parts. Last strategy has allowed to reduce stress concentration zones and to improve tensile strength values.

[EN] Yttria-stabilized zirconia (YSZ) coatings with low thermal conductivity were obtained using three different particle size distributions as starting powder: nano-, submicron- and bimodal submicron/nano-sized particles. On the one hand, these particles were reconstituted into micrometric, spray-dry agglomerates, which were subsequently deposited by means of conventional atmospheric plasma spraying (APS). On the other hand, the starting particles were dispersed in water and the resultant suspensions were deposited by means of suspension plasma spraying (SPS). The coatings were thermally treated to assess their sintering resistance. As-sprayed and thermally treated coatings were then characterized in terms of microstructure (FEG-SEM) and thermal diffusivity (laser flash equipment). The results showed that SPS coatings exhibited extremely low thermal conductivity at low temperature which drastically augmented with increasing temperature. On the other hand, APS coatings also exhibited low thermal conductivities but their values were higher than those of the SPS coatings at the lowest temperature tested while the conductivities hardly varied with temperature.

Low-temperature sinterable microwave LiAlSiO4-based solid-state material was investigated with regard to microwave dielectric properties as functions of the sintering temperature. beta-eucryptite materials and alumina-reinforced beta-eucryptite composites were sintered by microwave technology at 1100 degrees C and 1200 degrees C. The combination of fast heating and the dramatic reduction in cycle time, along with the non-conventional heating source, opens the way to produce materials with desired multifunctional properties. The microstructure and crystalline composition of the materials were characterised, and the mechanical, thermal and microwave dielectric behaviours were analysed. X-ray diffraction showed good chemical stability in materials without between-phase reactions during the microwave sintering process. The excellent mechanical (similar to 8 GPa of hardness and similar to 100 GPa of Young's modulus), thermal (-0.23. 10(-6) K-1) and microwave dielectric properties (epsilon(r)= 4.10; Q=1494) were obtained from the LAS/Al2O3 composites sintered at a very low temperature (1100 degrees C). The results achieved show the possibility of designing ceramic nanocomposites at low sintering temperatures using microwave technology with near-zero thermal expansion coefficients, high mechanical and chemical stability and low dielectric properties.

A fast approach based on microwave technology was employed for the sintering of novel composites of alumina and using graphene oxide (GO) as susceptor. The thermal stability and structure of GO materials produced by chemical oxidation of graphite were characterized. The morphology, structure and mechanical properties of the composites sintered by microwave approach were reported to the counterparts sintered by conventional method. The results indicated the formation of an interconnecting graphene network promoted the electrical conductivity in the composite having only 2 wt.% GO. Hardness and elastic modulus decreased significantly in samples sintered by conventional method due to lower values of density while microwave technology allowed to achieve a positive effect on the densification and showed a smaller grain size when compared to the one achieved by conventional heating. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

“NOTICE: this is the author’s version of a work that was accepted for publication in Surface & Coatings Technology. Changes resulting from the publishing process, such as peer review, editing, corrections, structural formatting, and other quality control mechanisms may not be reflected in this document. Changes may have been made to this work since it was submitted for publication. A definitive version was subsequently published in Surface & Coatings Technology, [268 (2015) 209-215] DOI 10.1016/j.surfcoat.2014.12.010¨, Al2O3-TiO2 coatings have been deposited by atmospheric plasma spraying from agglomerated, nanostructured powders showing better properties than those of their conventional (microstructured) counterparts. These nanostructured coatings can be also obtained by suspension plasma spraying however the research on suspension plasma sprayed Al2O3-TiO2 is still scarce. Consequently, it is crucial to study the effect of the suspension characteristics on the coating properties and to optimize the deposition process. In this work, Al2O3-13 wt.% TiO2 tribological coatings were successfully deposited by suspension plasma spraying from three different feedstocks: a nanometric suspension and two bimodal suspensions with different solid contents made up of titania nanoparticles and alumina submicron-sized particles. The coating microstructure and phase composition were characterized using scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Moreover, nanoindentation technique was used to determine the nanomechanical properties of coatings. The influence of the feed suspension characteristics on the final coating quality was analyzed. Findings showed that similar microstructures and phases were developed after depositing the different feedstocks. In addition suspension feedstock made up of nanoparticles resulted in a coating with better mechanical properties. However the use of submicron-sized particles in the suspension feedstocks gives rise to some technical and economic advantages in the process which should be taken into account when a suspension plasma spraying process is to be setup. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.