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.

 

El redescubrimiento del oricalco

En la semana pasada se publicó la noticia del descubrimiento entre los restos de un naufragio cerca de la costa de Sicilia de varios lingotes de un metal amarillento. Los titulares, dependiendo del sitio, varían desde llamarlo un metal “misterioso”, “inusual” hasta el “oro de la Atlántida”. Todo esto a partir de que el grupo que lo encontró menciona que “nada similar ha sido hallado anteriormente” y de inmediato lo identificaron como Oricalco, el misterioso metal que se relaciona con la Atlántida.

Naturalmente, este tipo de noticias me resultan de particular interés. ¿Qué tienen de particular el oricalco (por un lado) y estas piezas encontradas en el fondo del mar (por otro)? Comencemos por la primera parte. ¿Qué es el oricalco?

El oricalco es un metal mítico, el cual aparece en el diálogo con Critias de Platón. Un extracto de una traducción libre encontrada en internet nos dice que la Atlántida era muy rica, ya que tenía grandes yacimientos minerales:

En primer lugar, todo lo que, extraído por la minería, era sólido o fusible, -y lo que ahora sólo nombramos- entonces era más que un nombre la especie del oricalco que se extraía de la tierra en muchos lugares de la isla, el más valioso de todos los metales entre los de entonces, con la excepción del oro.

Más adelante este metal vuelve a aparecer cuando se describe la vistosa decoración de la Atlántida. Existen algunas otras referencias al oricalco, entre las que destaca la de la Eneida, donde se dice que la armadura del gigantesco Turno estaba decorada con él. Así, a partir del Critias y la Eneida, sólo puede decirse que en la antigüedad se solía referirse a un cierto metal muy brillante con el nombre de oricalco. Nada más.

¿Cómo es posible que a partir de estos fragmentos, la oficina de prensa de los exploradores que encontraron los lingotes pueda referirse al oro de la Atlántida? Me parece todavía más increíble que sitios relativamente serios como Discovery News o I fucking love science hagan eco de estas afirmaciones. Aún más cuando en la misma noticia se publica que se ha determinado que la composición de los lingotes encontradas presenta aproximadamente un 80% de cobre y un 20% de zinc. Si nos referimos al diagrama de fases Cu-Zn, encontramos que para esa composición nos estamos refiriendo a una aleación conocida comúnmente como latón. Bastante alejada de la mítica aleación de supuesto origen atlante. ¿Cómo pueden, a partir de unas vagas descripciones de Platón, caracterizar unos lingotes de latón como oricalco?

Diagrama de fases Cu-Zn, tomado del sitio de Wikimedia Commons

Entonces, ¿dónde está lo sorprendente del descubrimiento? Aparentemente, los expertos en arqueometalurgia describen que lo interesante del oricalco es que era una aleación de latón que aparecía naturalmente y, al ser escasa, era muy valiosa. Pero lo que encontraron aquí son lingotes que presentan diversas impurezas que son consistentes con un procesamiento rudimentario. Un artículo interesante al respecto puede encontrarse aquí.

Por último, algo que me molesta cuando encuentro menciones a aleaciones de cualquier tipo en las noticias o trabajos de ficción, es el total desconocimiento de la importancia de la microestructura. Las propiedades mecánicas no dependen solamente de la composición. También dependen en gran medida de la microestructura resultante del procesamiento. Algo que prácticamente nunca aparece en los medios.

Para cerrar, quiero insistir en lo pobremente presentada que está la información. Aunque el rescatar tesoros perdidos desde el fondo del océano tiene un gran mérito, no es válido vender lo que no es verdad. El equipo rescató unos 40 lingotes de latón que parecen haber sido producidos en la época clásica griega. ¿No es eso una noticia suficientemente interesante sin necesidad de inventar cosas adicionales?