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International audience; Casting techniques, which consist in infiltrating a porous network by a metal, enable to make cheap metal foams with very regular cell shape. To make a right foamed part, the pouring device has to be sized with a number of gates sufficient to fill completely the porous network before metal solidification. Nevertheless, the number of gates must be as low as possible for economical reasons. As a consequence, it is necessary to estimate the length of network that can be infiltrated from one gate to optimize the pouring device. In this article, a model to predict the length of porous network that can be infiltrated by the metal before solidifying is presented. It considers fluid mechanics and thermal aspects separately. Its predictions are compared with experimental measures in the case of the infiltration of a chloride sodium preform by an AlSi10Mg alloy.

This article presents a nanoindentation study of polycrystalline and single crystals of yttria-doped zirconia with both tetragonal and cubic phases. Analysis of the deformation mechanisms is performed by both atomic force microscopy (AFM) and micro-Raman spectroscopy. Phase transformation from tetragonal to monoclinic phase is clearly distinguished on tetragonal crystals, whereas in cubic crystals the plastic deformation seems to be controlled by dislocation nucleation and interactions. AFM observations in tetragonal zirconia grains have shown that both grain size and autocatalytic transformation strongly influence the size of the transformed zone. Furthermore, the martensitic phase transformation seems to be also strongly dependent of the indenter shape. Experimental results suggest that a critical contact pressure is necessary to induce the phase transformation.

This article presents the processes developed by CTIF to make metallic foam-like structures by the foundry route. These processes are based on the “infiltration” technique, similar to conventional foundry techniques, in which a preform, a sort of porous core, is infiltrated with molten metal. By the way, complex shaped cellular parts with skins (intrinsically linked to the cellular structure) can be reproducibly manufactured.

Doble titulació La necesidad creciente de caracterizar las propiedades mecánicas a la escala nanométrica ha favorecido el desarrollo del ensayo de nanoindentación instrumentada. En los ensayos de nanoindentación, se mide de manera continua la carga aplicada y la profundidad de penetración del indentador en el material, durante un ciclo de carga y descarga. El análisis de las curvas de descarga permite determinar la área de contacto entre el indentador y el material ensayado y obtener propiedades mecánicas del material, especialmente dureza y módulo elástico. En algunos materiales aparece el efecto de tamaño (nonoindentacion size effect: NSE), que consiste en la disminución de la dureza con el aumento de la profundidad de penetración, o alternativamente, un aumento de la dureza para profundidades pequeñas. Según Gao y Nix, este fenómeno se debe a la presencia de dislocaciones almacenadas estadísticamente (creadas por una deformación homogénea) y a la creación de dislocaciones geométricamente necesarias (relacionadas con la curvatura de la red cristalina o con los gradientes de deformación). El presente estudio consiste en estudiar el efecto de tamaño en un amplio rango de materiales representativos (monocristales metálicos y cerámicos, policristales metálicos y cerámicos y silicio) e identificar los posibles mecanismos responsables de este efecto. Para ello se calibra de manera sistemática el instrumento de medida, con el fin de evaluar correctamente la forma del indentador y, por tanto, el área de contacto. Mediante la adquisición de la rigidez de contacto de manera continua es posible adquirir la evolución de la medida de la dureza en función de la profundidad de penetración, así como el módulo de Young. Estos ensayos han permitido evidenciar el NSE en el caso de los monocristales cerámicos y metálicos, y para los policristales metálicos. El modelo desarrollado por Gao y Nix permite caracterizar bien la dependencia de la dureza con la profundidad de penetración para metales y monocristales cerámicos. Sin embargo, al ensayar policristales cerámicos, se observa también una bajada del modulo elástico, provocada por una disminución de la rigidez de la muestra. En este caso las hipótesis de Gao y Nix no son aplicables. La microestructura particular de las cerámicas policristalinas puede indicar que la presencia de defectos estructurales (microgrietas) es responsable de la perdida de elasticidad durante la indentación, lo que podría ser confirmado realizando un estudio de la sección transversal de la muestra indentada.

Doble titulació En este proyecto se trata en primer lugar de estudiar la anisotropía de ensayos de nanoindentación entre diferentes orientaciones cristalográficas {100}, {110} y {111} y tratar de relacionar la posible anisotropía con los mecanismos de deformación puesto en juego durante la indentación. En segundo lugar, se tratara de comparar cristales con diferentes concentraciones de itria. Para se realizarán ensayos de nanoindentación en monocristales de circona dopado itria con diferentes porcentaje de itria: 9, 24, 28 y 32 mol%. Las huellas residuales de indentación se observarán mediante microscopia de fuerza atómica con el fin de de determinar los mecanismos de deformación (grietas dislocaciones) y los sistemas de deslizamiento. Particularmente se compararán los niveles de tensiones para inducir la deformación plástica y también la movilidad de las dislocaciones. Se ha demostrado que existe una anisotropía elástica entre la superficie (100) y las otras mientras que el límite elástico de la superficie (110) aparece más elevado que las (100) y (111).

Las superaleaciones de inconel con recubrimientos de barrera térmica generalmente se utilizan en el área aeroespacial para álabes de turbina de aviones. Durante servicio, la aleación se expone a temperaturas muy altas lo que puede implicar una degradación en sus propiedades. Por ello, se impusieron los sistemas TBC que constan en un conjunto de tres capas, el sustrato, la capa de unión “bond coat” y los recubrimientos de barrera térmica generalmente compuestos de circona estabilizada con itria. Estos recubrimientos TBC se depositan por dos métodos diferentes que son por APS y por EB-PVD y se utilizan para proteger a la aleación de los fuertes cambios de temperatura y de posibles efectos de oxidación. Sin embargo, se ha observado que estas barreras pueden sufrir fallas bien sea por efecto de fatiga térmica y por efecto de fatiga por contacto y con las cuales puede ocasionar daños irreversibles en el sustrato. Debido a esto, en primer lugar se hizo un análisis microestructural y de dureza al inconel para de esta manera averiguar si las fallas de las TBC se ven afectadas por variaciones en el sustrato y luego se hicieron estudios experimentales de fatiga térmica y por contacto para determinar el tipo de daño ocasionado. Se realizaron ensayos de fatiga térmica a estas capas hasta temperaturas de 1000°C y 1200°C con diferentes ciclos térmicos y se hizo un análisis microestructural y de dureza .Así mismo, se hicieron ensayos de fatiga por contacto para realizar una caracterización mecánica de probetas a temperatura ambiente y tratadas térmicamente para el caso del EBPVD. Estas capas, se sometieron a ensayos de fatiga por contacto con indentador esférico para de esta manera determinar la evolución de algunas de sus propiedades físicas en relación con los diferentes tratamientos térmicos aplicados. Los resultados se analizaron con microscopia de fuerza atómica, microscopia óptica y microscopia electrónica de barrido para determinar los cambios a nivel microestructural generados por este tipo de tratamiento.Se compararon estos resultados con experimentos de indentaciones esféricas simples los cuales se realizaron para determinar la resistencia mecánica de estas capas, asi como tambien la dureza y el modulo de Young. Se midieron las huellas residuales de indentación para poder realizar una curva tensión-deformación que sirvió para estudiar los mecanismos de deformación en las capas. Se pudo comprobar que las propiedades del inconel prácticamente no varían y que los efectos de fatiga térmica y por contacto de los sistemas TBC se debe unicamente a las capas de cerámica. Con estos efectos, se pudo evidenciar un fenómeno de delaminación en las capas. se observó la aparición de la banda de cizalladura sobre la barrera EB-PVD y formación de grietas intra y intersplats para las probetas APS.