Informes Finales de Grupos de Investigación Universidad del Valle

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https://hdl.handle.net/10893/101
Esta colección busca visibilidad de los informes finales de las diversas investigaciones que se llevan o se han llevado a cabo al interior de la universidad, presentando así el desarrollo de un proyecto o estado de la cuestión de un tema específico.

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Examinando Informes Finales de Grupos de Investigación Universidad del Valle por Autor "Aguilar Castro, Yesid"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Caracterización Biomédica de Materiales Osteoconductivos.
    (2018-04-18) Aguilar Castro, Yesid; Gutiérrez, Óscar; Muñoz, Jaime; Esguerra Arce, Adriana; Esguerra Arce, Johanna
    Se diseñó una novedosa mezcla de fosfatos de calcio y titanato de calcio con el fin de obtener un recubrimiento con comportamiento mecánico, adhesión y osteoconducción superiores a los recubrimientos usados actualmente en vástagos de prótesis de cadera. Para ello se obtuvieron mezclas de hidroxiapatita en polvo con 25, 50 y 75% en volumen de titanato de calcio, se compactaron y se sinterizaron en atmósfera de aire. Después del tratamiento térmico, estos compuestos de oxihidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2-2xOx□x) y titanato de calcio se evaporaron por medio de magnetrón sputtering sobre un sustrato AISI 304/Ti, obteniéndose los respectivos recubrimientos. Igualmente se produjeron recubrimientos 100% fosfato de calcio (CP) y 100% titanato de calcio (TC). Se hizo un análisis detallado de los pasos polvo → blanco y blanco → recubrimiento mediante caracterización química y microestructural en cada paso. A los recubrimientos se les evaluaron sus características topográficas, mecánicas, electroquímicas, tribológicas y biomédicas in vitro. Se encontró que los recubrimientos 75CP-25TC y 0CP-100TC son superiores a los recubrimientos 100CP-0TC, 50CP-50TC y 25CP-75TC, por lo que son candidatos apropiados como recubrimientos para remplazo de tejido óseo y regeneración. El recubrimiento 75CP-25TC mostró como ventaja una mayor osteoconductividad in vitro y el recubrimiento 0CP-100TC mostró como ventaja que desgasta menos al tejido óseo en interacción tribo-electroquímica. Por tanto, ambos se proponen para estudios posteriores de caracterización in vivo. Por otro lado, se propuso el uso del sistema de recubrimientos Ti-Al-N/Fosfato de calcio – quitosano (FC-QS) para aplicación en sistemas de fijación ósea externa. El recubrimiento Ti-Al-N para mejorar la resistencia a la corrosión por fretting, y el recubrimiento de fosfato de calcio – quitosano como recubrimiento bioactivo y biodegradable. El recubrimiento de Ti1-xAlxN se sintetizó por medio de magnetrón co-sputtering. Se evaluó el efecto del contenido atómico de aluminio, x, en su resistencia a la corrosión y a la corrosión por fretting, así como en su desempeño biomédico in-vitro. El valor de x fue igual a 0.39, 0.47, 0.61 y 0.69 y las fases encontradas fueron la TiN tipo NaCl y la Ti2AlN. Todos los recubrimientos mostraron ser biocompatibles. El recubrimiento con x = 0.39 se escogió como el recubrimiento óptimo dado su mejor desempeño. El recubrimiento de 70%FC-30%QS se sintetizó por medio de co-precipitación química y por inmersión de los sustratos. Se evaluó el efecto de la relación ácido cítrico a [Ca+2] en la estabilidad de películas de FC-QS, en su topografía superficial y en su adherencia, variando la relación en 2:1, 3:1 y 4:1. Los tres recubrimientos mostraron ser biocompatibles y se encontró una influencia de la relación ácido cítrico a [Ca+2] en la composición química de los recubrimientos, así como en su rugosidad y adherencia sobre el acero. El recubrimiento con relación 2:1 presentó la mayor adherencia y biocompatibilidad, por lo que se seleccionó para ser depositado sobre el recubrimiento óptimo de Ti1-xAlxN. Se concluyó que el sistema Ti0.61Al0.39N/FC-QS con relación ácido cítrico a [Ca+2] de 2:1 exhibe las propiedades idóneas para la aplicación propuesta, por lo que se propone como candidato para pruebas biomédicas in-vivo.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Efecto del contenido de aluminio en la resistencia a la corrosión del sistema de nuevas aleaciones Fe-Mn-Al-C como potencial reemplazo de aceros inoxidables.
    (Universidad del Valle, 2019-08-22) Pérez, German Antonio; Tabares, Jesús Anselmo; Aguilar Castro, Yesid; Valdés, Jairo Antonio; Zambrano, Oscar Alexander; Marco, José Francisco; Rodríguez, Juan Sebastián; Grupo de Metalurgia Física y Teoría de Transiciones de Fase (GMTF); Grupo de Investigación en Tribología, Polímeros, Metalurgia de Polvos y Transformación de Residuos Sólidos (TPMR); Grupo de Investigación en Mejoramiento Industrial (GIMI); Grupo de Investigación de Análisis de Superficie y Óxidos del Instituto de Química Física “Rocasolano” del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Madrid, España)
    Los aceros Fe-Mn-Al-C han despertado la atención de la comunidad científica debido a las excelentes propiedades que han mostrado a lo largo de numerosos estudios que se han realizado en estos, como también su potencial de reemplazo de diversas aleaciones, debido al bajo costo de los principales elementos aleantes de estos aceros (manganeso y aluminio). En este sentido, el estudio de los aceros Fe-Mn-Al-C frente a la corrosión electroquímica surge bajo la necesidad de conocer la respuesta, ventajas y desventajas de estas aleaciones frente a los medios corrosivos más comunes (medios ácidos y básicos) que puedan presentarse en condiciones industriales. Para el desarrollo de este trabajo, se fundieron en un horno de inducción el siguiente sistema de aleaciones Fe-20Mn-xAl-0.7C (x=0,3,6,9), las cuales fueron posteriormente tratadas termo mecánicamente para lograr una condición de granos equiaxiales, condición conocida industrialmente como condición de “suministro”, debido a las buenas propiedades mecánicas encontradas en este estado. Adicionalmente, el estudio de este acero se comparó frente al comportamiento de aceros comerciales muy usados en la industria AISI 1020 y 304L para comparar la resistencia a la corrosión frente a estos. Mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos-x (XPS) se estudiaron las superficies corroídas bajos los electrolitos de estudios, para determinar el comportamiento de la capa pasiva frente a estos, como también el roll que juegan cada uno de los elementos en el proceso. Finalmente, se logró determinar el efecto del contenido de aluminio frente a estos procesos de corrosión, en la cual para medio ácidos (H2SO4 y HCl), disminuye notablemente la capacidad pasivante de la capa, facilitando la corrosión y generando valores alto de densidad de corrosión frente a los aceros AISI 1020 y 304L. Por otro lado, el comportamiento del aluminio en la corrosión de medios básicos (NaOH y NaCl) genera bajos valores de densidad de corrosión a medida que el contenido de Al aumenta.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación de recubrimientos de multicapas de α-Al2O3 /8YSZ para la protección frente a la corrosión a altas temperaturas
    (2018-04-25) Zambrano Romero, Gustavo A.; Gómez, María E.; Aguilar Castro, Yesid; Amaya, César; Sánchez, Óscar; Díaz, Nathalia; Escarraga, Andrés; Burgos, Melisa; Millán, Mario
    El objetivo del presente proyecto de investigación es la síntesis y la caracterización de recubrimientos de barrera térmica (TBC – recubrimientos de barrera térmica, por sus siglas en inglés) tipo multicapa de α-Al2O3 /8YSZ en forma de película delgada, para sus aplicaciones en dispositivos de alto desempeño, como los que son depositados sobre aleaciones metálicas sometidas a altas temperaturas. El proyecto incluye la síntesis, el crecimiento, la caracterización, en particular su comportamiento a la corrosión a altas temperaturas. Los recubrimientos con estructura tipo multicapa constituyen una de las propuestas actuales más eficaces para conseguir recubrimientos con propiedades mejoradas. Este tipo de sistemas o estructuras se basan en el apilamiento periódico de capas alternadas de materiales diferentes, por lo cual estas estructuras mejoran la adhesión del recubrimiento al substrato, al reducir las tensiones internas y la fragilidad del material. En el presente trabajo de investigación se depositaron recubrimientos tipo multicapas de alúmina en fase alfa (α-Al2O3), el cual es un oxido estable de crecimiento lento y con un coeficiente de expansión térmica moderado y de Circonia estabilizada con Itria al 8 % (8YSZ) recubrimiento utilizado en aplicaciones tribológicas a altas temperaturas debido a su baja conductividad térmica, alto coeficiente de expansión térmica, (similar al de los metales), buena combinación de alta tenacidad, relativa alta dureza y resistencia a la corrosión por erosión. Los substratos utilizados fueron aceros para alta temperatura y silicio para cierto tipo de caracterizaciones. Con el propósito de estudiar la influencia de la variación del periodo en este tipo de recubrimientos, sobre su estructura cristalina, y el posible cambio en las propiedades de resistencia a la corrosión a altas temperaturas, se plantea diseñar multicapas de [α-Al2O3/8YSZ]n variando el número de bicapas en 1, 10, 30, 50 y 70 y la periodicidad espacial en λ = 1.5 μm, λ = 300 nm, λ = 100 nm, λ = 60 nm, λ = 43 nm , manteniendo el espesor total de película constante 2 μm. Las muestras se caracterizaran estructural y morfológicamente mediante Difracción de Rayos X (XRD), Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) y Microscopia Electrónica de Barrido (SEM). El estudio del comportamiento electroquímico a altas temperaturas, se llevara a cabo por medio del ensayo de corrosión por sales fundidas por medio de la Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS).