Estudio de las propiedades térmicas de los vidrios metálicos

Abstract

Los vidrios metálicos son un tipo de materiales amorfos caracterizados precisamente por la falta de periodicidad en su estructuración atómica. Esta propiedad junto con el carácter metálico de sus enlaces los convierte en unos materiales únicos tanto para estudiar cuestiones teóricas relacionadas con el concepto de la transición vítrea como por las potenciales aplicaciones de estos materiales en la industria, especialmente en la aeronáutica, gracias a sus excelente propiedades mecánicas que presentan algunas composiciones. Un primer paso en el análisis de nuevas composiciones de vidrios metálicos, así como de otro tipo de materiales, es caracterizar sus propiedades térmicas mediante un equipo DSC (Differential Scanning Calorimetry) que nos permitirá identificar las diversas transformaciones y cambios de fase que se producen en el material a medida que vamos calentando el material a una temperatura controlada. Este equipo permite realizar diferentes tipos de análisis, ya sean dinámicos como isotermos, en un rango de temperaturas comprendido entre la temperatura ambiente y 1500 ºC, permitiendo así el estudio de materiales con elevados puntos de fusión como podrían ser los aceros amorfos. En este trabajo se hará una pequeña descripción del equipo, las diversas partes que lo componen y su funcionamiento. Posteriormente se realizarán una serie de análisis en una familia de aceros amorfos en la que la cantidad de Fe presente irá disminuyendo a costa de aumentar la cantidad de Cr. Se estudiará la evolución en función de la cantidad de Cr de los parámetros fundamentales obtenidos con el DSC como son las temperaturas de transición vítrea, de cristalización y de fusión, así como la entalpía de las trasformaciones. A partir del cálculo de temperatura reducida de transición vítrea se clasificarán los aceros según su capacidad de formación vítrea. Al final del trabajo se mostraran las conclusiones a las que se ha llegado y se abrirán puertas a nuevos proyectos.

Anglès: Metallic glasses are a type of amorphous materials characterized by the lack of periodicity in their atomic structure. This property together with the metallic nature of their bonds makes them unique in the study of theoretical issues about the glass transition and in the potential applications of these materials in industry, especially in aeronautics, due to their excellent mechanical properties. First step in the analysis of these new compositions of metallic glasses, and even with other kind of materials, is to characterize their thermal properties by using a DSC (Differential Scanning Calorimetry). The DSC will allow us to identify the different transformations and phase changes that occur in the material as we heat the material at a controlled temperature. This equipment allows different types of analysis, both dynamic and isothermal, at a temperature range between Room temperature and 1500 ºC, allowing the study of materials with high melting point as amorphous steels. In this project we make a little description about the equipment, the different parts it is made of, and its operation. Later we will make some analysis in an amorphous steels family in which the quantity of Fe will decrease meanwhile Cr will increase. Depending on the amount of Cr, the evolution of the parameters obtained by the DSC such as glass transition temperatures, crystallization and melting temperatures and enthalpies will be studied. Using the reduced glass transition temperature we will be able to classify the steels depending on their glass forming ability (GFA). At the end of the project the conclusions are showed and we will open doors to new ideas.