Biocompatibilidad de osteoblastos e inhibición de adhesión bacteriana a la aleación Ti6Al4V tratada térmica y químicamente

El objetivo de este trabajo ha sido estudiar si los tratamientos térmicos y de conversión química mejoran la biocompatibilidad de la aleación TiAlV y reducen el crecimiento bacteriano. En primer lugar, se modificó la aleación de TiAlV mediante tratamiento térmico a 650 ºC durante 1 hour. Luego, se llevó a cabo la conversión química en una solución de CeCl3 para generar óxido de cerio. Las superficies modificadas se caracterizaron utilizando AFM y SEM-EDX. La adhesión de osteoblastos y la formación de biopelículas microbianas se midieron in vitro con la línea celular de osteoblastos MC3T3-E1 y Staphylococcus epidermidis ATCC 35983, respectivamente. La viabilidad bacteriana se cuantificó a través del contenido en trifosfato de adenosina (ATP) como medida de la actividad metabólica. La morfología y la proliferación en superficies modificadas se analizaron mediante SEM-EDX. Los resultados revelaron que el TiAlV tratado térmicamente mostró una mayor proliferación osteoblástica asociada con una mayor rugosidad y estructura cristalina del rutilo. Las superficies modificadas no causaron efecto bactericida, pero las superficies de TiAlV con ceria mostraron una disminución en la adhesión bacteriana, es decir, menos proliferación bacteriana y por tanto disminución en la colonización bacteriana.

Caracterización de CP-Titanio producido mediante inyección aglutinante y pulvimetalurgia convencional

El titanio (Ti) y sus aleaciones se encuentran entre los materiales más utilizados en aplicaciones biomédicas. Además de ser biocompatibles, estos materiales tienen una baja densidad, una alta resistencia a la corrosión y unas propiedades mecánicas notables. Es muy difícil producir piezas con geometría compleja utilizando métodos convencionales de pulvimetalurgia (PM) ya que este método se basa en dar forma a polvos bajo fuerzas uniaxiales utilizando moldes. La Inyección Aglutinante (Binder Jetting) es un tipo de técnica de fabricación aditiva que no necesita moldes para dar forma a los polvos. Este estudio se centra en comparar las propiedades de las piezas porosas de CP-Ti producidas con PM e Inyección Aglutinante. Las piezas se sinterizaron durante 120 min en una atmósfera de argón a 1200 °C. Después de la sinterización, se alcanzaron valores de densidad relativa de aproximadamente el 94% y el 92% en las muestras producidas por PM y con la impresora 3D, respectivamente. También se observó que la muestra producida con una presión de compactación de 25 MPa tiene una dureza de 317 ± 10 HV0.05 y un límite elástico bajo compresión de 928 MPa, mientras que la pieza producida con la impresora 3D tiene una dureza de 238 ± 8 HV0. 05 y un límite elástico bajo compresión de 342 MPa. Aunque la dureza y resistencia de las muestras producidas con la impresora 3D fueron menores que las de PM, sus propiedades son adecuadas para producir implantes que reemplacen las estructuras óseas.

Análisis de la integridad de la superficie y evaluación de la sostenibilidad en el mecanizado por electroerosión de un material compuesto de matriz metálica ingenieril Al-22% SiC

En vista de las amplias aplicaciones que tienen los materiales compuestos ingenieriles de matriz metálica, particularmente en las industrias automotriz, eléctrica y aeroespacial, dar forma a estos materiales es un desafío realmente difícil. Esta investigación aborda el mecanizado por electroerosión de un material compuesto de matriz metálica Al-22% SiC para analizar la rugosidad de la superficie de las piezas mecanizadas. Se realizan una serie de pruebas de mecanizado en diversas condiciones de procesado (presión de chorro, voltaje, tiempo de activación del pulso, corriente de descarga, tiempo de desactivación del pulso) obtenido por un diseño Box- Behnken. Adicionalmente, este trabajo aborda la metodología de optimización deseada y modelado predictivo para la minimización de la calidad de la superficie mecanizada empleando la metodología de superficie de respuesta. Basado en el punto de vista motivacional de “Sea verde-piense en verde-actúe en verde”, se ha sugerido un enfoque único para el análisis económico y la evaluación de sostenibilidad para determinar el costo total de mecanizado por pieza y para justificar la utilidad del aceite vegetal como medio dieléctrico en el proceso de electroerosión. De acuerdo con este análisis estadístico, la contribución de la corriente de descarga de chispa se identificó como el factor principal en la degradación de la calidad de la superficie. El valor de rugosidad superficial óptima estimado (Ra) de 0,181 µm y el coste total de mecanizado calculado por pieza de Rs. 245,9 (2,95 €) se prefirieron con un tiempo de activación del pulso de 100 µs, voltaje de 1 V, tiempo de desactivación de pulso de 30 µs, corriente de descarga de 4 A y presión de lavado de 0,056 MPa, lo que indica que es tecno-económicamente viable. El aceite vegetal considerado como fluido dieléctrico es biodegradable, ambientalmente seguro y, por tanto, contribuye a tener una producción sostenible. Los datos de mecanizado de este material compuesto Al-SiC serían beneficiosos para la industria.

Efecto de la temperatura de deformación sobre las propiedades mecánicas, la microestructura y la recuperación elástica (springback effect) en chapas de Ti-6Al-4V

La aleación de titanio Ti-6Al-4V se utiliza en diversas aplicaciones industriales como la industria aeroespacial, de motores a reacción y automotriz debido a su buena relación entre resistencia y peso, y a sus excelentes propiedades a altas temperaturas. Para estas exigentes aplicaciones, la conformabilidad del material y el efecto de los parámetros de conformado sobre las propiedades mecánicas finales son de gran importancia. En este estudio, se investigó el comportamiento de recuperación elástica (springback effect) en chapas de 1 mm de espesor, conformadas en caliente, de la aleación Ti-6Al-4V, en relación con la temperatura de deformación, la cual osciló entre 350 y 950 °C. Después del conformado en caliente, se examinaron los ángulos de recuperación elástica de perfiles en U y se asociaron con las propiedades mecánicas y la evolución microestructural. Se estudiaron los mecanismos de transformación microestructural a cada temperatura de deformación con la ayuda de microscopía óptica. Se observaron importantes cambios microestructurales como recristalización, crecimiento de grano y transformaciones de fase, que influyen en gran medida en el ángulo de recuperación elástica y en las propiedades mecánicas. Se descubrió que la conformabilidad del material en chapas de Ti-6Al-4V depende, en gran medida, de las temperaturas de procesado utilizadas y de los mecanismos de deformación microestructural activados. El conformado en caliente a 850 °C produce el ángulo de recuperación elástica más baja, pero, después del conformado en caliente, se produce un ablandamiento pronunciado del material debido a la recristalización.

Efecto de la soldadura por fricción rotativa sobre las propiedades mecánicas de la aleación Al 6060

Las aleaciones de aluminio de la serie 6xxx son propensas a agrietarse cuando se sueldan por fusión sin un metal de relleno adecuado. Alternativamente, estas aleaciones se pueden soldar mediante soldadura por fricción rotatoria, un proceso de soldadura en estado sólido, que no utiliza otro material. Sin embargo, el uso de los parámetros correctos para el proceso de soldadura por fricción giratoria es clave para obtener buenas soldaduras. En este estudio, la aleación de aluminio 6060 fue soldada por fricción rotatoria utilizando diferentes velocidades de rotación, y se estudiaron los efectos de las velocidades de rotación en las propiedades mecánicas de dichas soldaduras. Las muestras se caracterizaron utilizando microscopía electrónica de barrido, se analizaron realizando un mapeo elemental utilizando espectroscopía de rayos X por dispersión de energía, y se caracterizaron mecánicamente realizando microdurezas y ensayos de tracción. Entre las muestras estudiadas, la muestra soldada con la velocidad de rotación de 1700 rpm resultó ser mucho mejor que las demás en términos de resistencia mecánica. En las observaciones realizadas bajo el microscopio, a diferencia de la soldadura por fusión, no se notó agrietamiento u otros defectos de soldadura o macro segregación en la muestra soldada a la velocidad de 1700 rpm.

Biolixiviación en tanque de un concentrado de cobre utilizando los microorganismos moderadamente termofílicos Sulfobacillus thermosulfidoxidans KMM3 y Sulfobacillus acidophilus KMM26

Se ha investigado, a escala de laboratorio, el proceso de biolixiviación de un concentrado de cobre utilizando microorganismos termófilos moderados como una alternativa al proceso de fundición convencional; asimismo se han evaluado las condiciones experimentales óptimas para la extracción de cobre en términos de densidad de pulpa, pH y tamaño de partículas del concentrado cuprífero. La experimentación se llevó a cabo en un biorreactor de 5 l de capacidad. Y utilizando dos especies de Sulfobacillus. Los resultados mostraron que, después de 12 días, más del 80% del cobre se puede extraer del concentrado de calcopirita. Las condiciones óptimas para la extracción del metal fueron: una densidad de pulpa del 5% (p/v), un pH inicial de 1 y un tamaño de partícula (d80) de 45 µm. Los resultados de esta investigación contribuirán al diseño, por parte de la Compañía Iranian Babak Copper (IBCCO), de una planta industrial de biolixiviación en tanques de una capacidad anual de 50.000 t de cátodo de cobre.

La eliminación de metales tóxicos presentes en efluentes líquidos mediante resinas de cambio iónico. Parte XVI: Iron(III)/H+/Lewatit TP208

Se ha empleado la resina de cambio iónico Lewatit TP208 en la eliminación de Fe(III) de disoluciones acuosas bajo distintas condiciones experimentales: velocidad de agitación aplicada al sistema, pH del medio acuoso y dosificación de la resina, temperatura y concentración de hierro(III) en la disolución acuosa. Se obtiene un máximo en la carga de hierro(III) en la resina empleando una velocidad de agitación de 900 min-1, siendo este proceso de carga del metal dependiente del valor del pH dela disolución acuosa y de la dosificación de la resina. El aumento de la temperatura da lugar a una disminución de la carga de hierro(III) en la resina, resultando en un proceso endotérmico. La eliminación de Fe(III) de la disolución acuosa también depende da la concentración inicial de este elemento en la misma. Se ha investigado el proceso de carga de Fe(III) en la resina en presencia (disoluciones binarias) de otros elementos metálicos en la disolución: Cu(II), Zn(II), Cr(III), In(III), y también se ha comparado con la carga de Fe(II) en la resina Lewatit TP208. Asimismo, se compara el uso de la resina con el empleo de nanotubos de carbono de pared múltiple en la eliminación de Fe(III) de la disolución acuosa. El hierro(III) cargado en la resina se puede eluir empleando disoluciones ácidas.

Modelización por diferencias finitas aplicada a la interpretación del agrietamiento asistido por hidrógeno utilizando ensayos virtuales de tracción a baja velocidad de deformación

Se han observado distintos patrones de agrietamiento inducido por hidrógeno en dos aceros pertenecientes al mismo grado para el fondeo de estructuras offshore, cuando son ensayados a tracción a baja velocidad de deformación. Se plantea la hipótesis de que este comportamiento se debe a diferencias en la capacidad de atrape de hidrógeno de ambos aceros. De cara a evaluar la factibilidad de esta hipótesis se propone utilizar una nueva estrategia de modelización mediante diferencias finitas. El modelo está diseñado para emular el efecto del hidrógeno difusible y el hidrógeno atrapado en la nucleación y el crecimiento de grietas durante los ensayos referidos y, en consecuencia, durante la vida en servicio. El efecto de las diferencias en la capacidad de atrape de hidrógeno se ha simulado utilizando el modelo de tensión-difusión-resistencia propuesto. En las simulaciones, un mayor contenido en trampas de hidrógeno ha dado lugar a una menor densidad de grietas, mientras que la ausencia de trampas ha dado lugar a una menor densidad de grietas. Estos resultados se alienan con la hipótesis de partida, dado que las variaciones en capacidad de atrape han modificado el número de grietas nucleadas.

Caracterización del comportamiento mecánico durante la fase de estricción de los aceros corrugados Tempcore 500C: experimentación y simulación

El cálculo de los valores de tensión y deformación verdaderos en probetas cilíndricas de metales dúctiles durante la estricción ha sido ampliamente estudiado por diversos autores partiendo, en todos los casos, de una geometría simétrica del cuello. En este estudio se analiza la evolución del perfil del cuello en las barras corrugadas de los aceros Tempcore, proponiendo una metodología experimental mediante análisis en 3D. Conocer el verdadero comportamiento hasta rotura de este acero es de vital importancia para describir su respuesta ante situaciones límites. Los resultados experimentales obtenidos son comparados con los de barras cilíndricas de acero similar, siendo ambos validados mediante análisis por Elementos Finitos. Dicha comparativa permite comprobar que la existencia de corrugas implica una reducción de la deformación en rotura debido a la concentración de tensiones que se origina en zonas próximas al arranque de las mismas.