Oportunidad de doctorado en el grupo

El año pasado conseguimos recursos de parte del fondo SEP-Cinvestav para la realización de un proyecto en conjunto con el Dr. Mario Castelán del grupo de Robótica y Manufactura Avanzada. En este esfuerzo estudiaremos la deformación heterogénea de aceros de fase dual (DP). Este tipo de aceros tienen una gran resistencia mecánica, pero durante su formado para la fabricación de postes de la jaula de seguridad de automóviles presentan un fenómeno de recuperación elástica, comúnmente conocido como springback. Hay varias investigaciones donde se ha encontrado que durante la carga y descarga cíclica de estos aceros se presentan ciclos de histéresis y que el ancho de estos ciclos está relacionado con la gravedad del fenómeno de springback.

En este proyecto el objetivo es utilizar técnicas avanzas de análisis como la correlación digital de imágenes acoplada con deformación a escala reducida para estudiar el efecto de los husos de histéresis en el fenómeno de springback. La experiencia del Dr. Mario Castelán permitirá que el estudiante desarrolle habilidades avanzadas de análisis de imágenes para mejorar el entendimiento de este fenómeno.

La fecha límite para enviar información es el 14 de febrero de 2019, por lo que invito a que los interesados envíen su información a la brevedad posible. El proyecto es ideal para maestros en ciencias en Ingeniería Metalúrgica, Ciencia de Materiales e Ingeniería Mecánica, así como otras carreras afines. El correo de contacto es francisco.garcia@cinvestav.edu.mx

ECAP capabilities

La semana pasada por fin pudimos arrancar con el sistema de ECAP (Equal channel angular pressing, prensado angular por canales iguales) en el laboratorio. Han sido 9 meses, desde el inicio del año, donde le dedicamos mucho tiempo al diseño de los dados y el cálculo de la presión necesaria para formar materiales de aproximadamente 800 GPa de resistencia.

Por fin, el jueves pasado, teníamos casi todo listo y pudimos comenzar con la primera prueba. Por supuesto que encontramos problemas como la expansión térmica (que aunque fue considerada, nos provocó más problemas de los esperados) y todavía nos falta el sistema de calentamiento del molde. Pero a pesar de ello, pudimos formar una pieza de sección cuadrada de aleación Al-7075.

Encontramos algunos problemas ampliamente reportados en la literatura, como la fractura del material debido a una baja temperatura de formado y todavía tenemos que encontrar el mejor lubricante. Sin embargo, los resultados son alentadores.

Con estos resultados, tenemos ahora la capacidad de procesar materiales por las dos rutas principales de deformación plástica severa: ECAP y ARB. Podemos acelerar el procesamiento y comenzar a explorar las opciones de caracterización.

Líneas de flujo a escala microestructural. La barra de escala es de 200 micrómetros

Destinar el 1% del PIB a Ciencia y Tecnología

Desde que he estado relacionado con la investigación en México, se ha manejado la cifra del 1% a del Producto Interno Bruto como el paso necesario para poder mejorar nuestra producción científica. La mayoría de la gente considera que esto es algo que puede ocurrir por decreto y que destinar fondos federales para esta actividad es relativamente simple. También había escuchado muchas veces que en los países desarrollados se invertía hasta 7% del PIB en esta área. No me quise quedar con la duda y me puse a investigar sobre los porcentajes reales y encontré varias cosas interesantes.

En realidad, casi ningún país destina más del 0.8% de su PIB a CyT desde fondos gubernamentales. Además, los países que más invierten están en el orden de 3% de su PIB. La mayor proporción de fondos destinados a la investigación en estos países viene de fuentes privadas. En el caso de Alemania y Estados Unidos, cerca del 2% del PIB destinado a CyT proviene del sector privado.

Esto cobra mucha importancia en nuestro país, en particular ahora que se acerca la elección presidencial. Los candidatos acaban de discutir en el debate sobre sus planes para mejorar la inversión en ciencia. Ninguno, me parece, tiene claro que se requiere de la participación privada para alcanzar el famoso 1%.

Estas ideas las presento con más detalle en un artículo que recientemente publicó la Revista C2. Espero que el muy somero análisis que presente arroje algo de claridad sobre este tema.

We’ve only just begun

Es muy difícil estimar el tiempo necesario para la maduración de un grupo de investigación. En particular, mi percepción es que se requiere que varios aspectos se acomoden del modo y en el tiempo correcto. El que casi con seguridad es el más importante es la existencia de recursos financieros. En México nunca ha sido fácil hacer investigación, pero me da la impresión de que al haber crecido el ecosistema la competición por recursos es cada vez más cruenta. En segundo lugar, está la atracción de talento. No quiero decir con esto que los estudiantes sean menos importantes que los recursos. Sin embargo, sin dinero no es posible ofrecer un tema de tesis que sea realizable en el tiempo otorgado por Conacyt. Además, es menos probable atraer estudiantes destacados si uno no tiene la posibilidad de adquirir los materiales necesarios para su tesis. Por último, se necesita encontrar el tema de investigación en el cual se puedan concentrar los esfuerzos. Un tema que seainteresante desde el punto de vista científico y, preferentemente, con aplicaciones reales a mediano plazo.

 

Forja al estilo antiguo. Photo by Jonathan Bean on Unsplash

En mi caso particular, he tomado la ruta larga para encontrar estas condiciones. En los primeros años de mi trabajo, me concentré en realizar proyectos vinculados con la industria que me permitieran hacerme de recursos, mientras resolvíamos problemas reales. Como resultado, tuve la oportunidad de realizar adquisiciones importantes para el desarrollo de los temas de investigación más científicos, como el sistema de deformación a escala reducida, el molino de laminación y el software de correlación digital de imágenes. Sin embargo, esto limitó mi producción de artículos indizados, poniendo en riesgo mi productividad científica. Lo anterior ocurrió porque en general lo desarrollado en el marco de un proyecto industrial no es fácilmente publicable.

Fractura de Mg ZK60 durante el rolado.

Adicionalmente a lo anterior, la formación que obtuve del doctorado es del área de caracterización de las propiedades mecánicas de materiales a nivel micromecánico. El verso de Jeremías 6:27 lo resume mejor:
I have made you a tester of metals and my people the ore, that you may observe and test their ways
(Te he vuelto un probador de metales y a mi gente el mineral, para que puedas probar y observar su desempeño)
Por este motivo, necesité de un buen tiempo para hacerme de los equipos de prueba, pero también de los equipos de procesamiento necesarios para poder producir materiales con propiedades interesantes a nivel micromecánico. Mientras esto ocurría, seguí dirigiendo tesis de maestría y doctorado en temas interesantes, pero relativamente alejados del área de deformación en la microescala.
Ahora, siete años después de haber regresado a México, veo con muchísimo gusto que en el grupo de investigación tenemos una línea de investigación bien definida, con los equipos necesarios para explorar dicha línea y con recursos humanos de muy alta calidad que están obteniendo resultados interesantes. Hay muchos artículos que están por someterse y los temas no han dejado de ser de interés industrial.
Los siguientes años serán sin duda muy interesantes. Todo es cuestión de no perder el rumbo.

De regreso a lo básico

Tras haber intentado mantener una página estática y una comunidad activa en Facebook, he decidido regresar al blog. Sin duda WordPress ofrece la posibilidad de presentar una buena página y durante muchos años disfruté de mantener un blog.

Todavía faltan muchos ajustes, pero el sitio ya es funcional. Espero en estas vacaciones poder adelantar con la información que necesito subir y actualizar. Los invito a subscribirse al blog mediante RSS o algún otro sistema similar.

 

 

Ciclos

En diciembre de 2009 defendí mi tesis doctoral. Era el cierre de un viaje que me había tomado un poco más de 4 años en concretar. Como en la mayoría de las aventuras, si bien el alcanzar el destino es el objetivo, el mayor aprendizaje ocurre durante la travesía. Y en verdad, me siento muy afortunado de haber podido vivir todo lo que me tocó pasar en esos años. Todas esas experiencias me ayudaron a crecer en lo personal y en lo académico.

Hoy se gradúa mi primer estudiante de doctorado. De hecho, es el primer estudiante que tuvo la confianza de comenzar a trabajar conmigo en febrero de 2011. En ese entonces no tenía todavía una oficina, ni un laboratorio, ni proyectos y ni un sillón viejo de cuero (como diría el poeta). El inicio de su doctorado fue difícil, con proyectos que iniciaron muy prometedores y que después se malograron. Sin embargo, él nunca dejó de trabajar con esfuerzo y seguridad en que el resultado al final lo favorecería. Fue aprobando uno por uno los requisitos: Examen de inglés, artículo en revista indizada, manuscrito de tesis. Y hoy cumple con el último. La presentación de su examen de grado.

Con toda franqueza, me siento emocionado, orgulloso y satisfecho. Emocionado porque es la conclusión de su viaje de posgrado y me trae tantos recuerdos del mío. Orgulloso porque es un ejemplo de trabajo, dedicación y compañerismo, lo cual se puso de manifiesto con el apoyo que sus compañeros de grupo le brindaron cuando tuvo que imprimir los juegos de tesis. Y satisfecho porque a pesar de los problemas y, sobre todo, mi inexperiencia, está a un paso de conseguir su objetivo.

El aprendizaje que me ha dejado el dirigir esta tesis es invaluable. La situación ahora es muy distinta, el grupo tiene 8 integrantes y hemos conseguido ser exitosos en la búsqueda de recursos. Pero sobre todo, ahora sé lo que es llevar una tesis de doctorado hasta su conclusión como estudiante y como asesor. Es un gran compromiso y un gran esfuerzo, pero el resultado es en verdad satisfactorio.

Primeras pruebas del molino de laminación

Ha sido un inicio de semestre muy atareado. El nuevo molino de laminación ha sido instalado exitosamente y hemos comenzado con las primeras pruebas del mismo. Hasta el momento sólo se han rolado muestras de cobre y latón, pero esperamos muy pronto estar obteniendo los primeros materiales compuestos de Nb y Cu.

 

Nuevos miembros del grupo de investigación.

En este semestre hemos recibido 2 nuevos estudiantes de maestría y uno de licenciatura. Todos ellos estarán trabajando con el nuevo molino de laminación recientemente adquirido en el Cinvestav Saltillo. El Ing. Josué Benjamín Montelongo Vega trabajará desarrollando materiales compuestos laminados de Nb-Cu a través de unión por rolado acumulativo (ARB). Se espera que este tipo de materiales puedan utilizarse en aplicaciones donde se requiera alta resistencia. Además, sus mecanismos de deformación resultan de interés académico. Por su parte, el Ing. Adrián Holguín González, utilizará el molino de laminación para procesar electrodos de plomo con adiciones de Ag, FeO y otros compuestos entre láminas. De acuerdo a la literatura, este tipo de electrodos presentan propiedades superiores a las de los electrodos base de plomo. Por último, Gerardo Gómez Jiménez es un estudiante de Ingeniería Química Metalúrgica de la UNAM que estará realizando una estancia académica en nuestra Unidad estudiando la estabilidad térmica de la microestructura deformada por ARB de láminas de cobre y latón.

Esperamos que todos ellos disfruten de sus respectivos proyectos y estamos seguros que pronto tendremos más resultados interesantes que reportar.

 

Nuevo molino de laminación

Gracias a los diversos proyectos vinculados con empresas de la región y en conjunto con otros investigadores del Cinvestav Saltillo, hemos podido adquirir un molino de laminación. Este equipo tiene una fuerza máxima de separación de 40,000 libras-fuerza (cerca de 180 Kilonewtons, unas 18 toneladas fuerza). Cuenta con la capacidad de calentar sus rodillos hasta 150 ˚C y está instrumentado con termopares y celdas de carga.

Este tipo de equipos ya no son tan comunes como solían serlo en los centros de investigación de metalurgia y materiales. Sin embargo, siguen siendo equipos muy útiles para el procesamiento por deformación de aleaciones. En particular, en el grupo de investigación estamos interesados en estudiar el procesamiento de materiales compuestos nanoestructurados de Nb y Cu. Este tipo de materiales son procesados a partir de una unión fría en lo que se conoce como unión por rolado acumulativo. Esencialmente, dos láminas de estos materiales son laminadas en conjunto para obtener un material compuesto laminado. Se corta el producto obtenido transversalmente y las dos mitades se apilan para nuevamente ser roladas. Esto permite obtener una deformación plástica severa lo que proporciona un material con alta resistencia. Al utilizar dos materiales disímiles, la estabilidad térmica de la microestructura no es un problema tan importante. En particular, el sistema Cu-Nb presenta una solubilidad prácticamente nula en el sólido.

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Molino de laminación

 

El molino será instalado en los próximos días y los nuevos estudiantes de maestría estarán desarrollando sus respectivos temas en el procesamiento de materiales por la técnica de unión por rolado acumulativo.