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El aluminio puro se caracteriza por presentar buena resistencia a la corrosión debido a que, cuando se encuentra expuesto al aire o medios acuosos, forma espontáneamente películas de óxido protector. Sin embargo, es demasiado blando para ser utilizado como material de alta resistencia en grandes estructuras. Por ello se han desarrollado aleaciones base aluminio para mejorar sus propiedades específicas. El cobre se utiliza comúnmente como un elemento de aleación porque su presencia en pequeñas cantidades aumenta notablemente la dureza del material resultante. Actualmente, las aleaciones Al-Cu se consideran de gran importancia tecnológica, encontrando numerosas aplicaciones en la industria automotriz, como componente de medios de transporte debido al ahorro de combustible que conlleva la disminución de peso con prestaciones de seguridad similares. Las propiedades mecánicas de muchas aleaciones comerciales de aluminio se desarrollan como resultado de microestructuras heterogéneas, resultado de la cuidadosa adición de aleantes y tratamientos térmicos. Desde el punto de vista de la corrosión localizada, la característica predominante de las microestructuras de las aleaciones es la distribución de partículas de fase secundarias, conocidas como intermetálicos. Así, la estructura formada inmediatamente después de la solidificación determinará las propiedades del producto final. En la producción industrial resulta muy importante aumentar la cantidad de productos de calidad, y esto puede lograrse a través de la comprensión de los procesos de formación de las macroestructuras y microestructuras de solidificación, y de cómo pueden controlarse seleccionando la composición de la aleación y los parámetros del proceso. En esta tesis se estudió la influencia de la variación de la estructura en la resistencia a la corrosión de las aleaciones Al-Cu en soluciones de NaCl, así como también en un medio de interés para la industria, esto es, biodiesel de aceite de soja. Para ello se caracterizó la estructura solidificada de aleaciones Al-Cu con las siguientes composiciones: Al-1%Cu, Al-4,5% Cu, Al-15% Cu y Al-33,2% Cu, determinando la transición de estructura columnar a equiaxial (TCE) por medio del análisis macroestructural y microestructural. Se obtuvieron probetas de cada una de las estructuras de las aleaciones y se emplearon diferentes técnicas electroquímicas para evaluar la resistencia a la corrosión de las mismas en los medios mencionados. Se encontró que la morfología de la microestructura de las aleaciones puede describirse como polífásica, coexistiendo la fase α, rica en aluminio, y la fase θ, correspondiente a la partícula intermetálica Al2Cu. Las mismas se distribuyen de diferente manera, de acuerdo al diagrama de fases, en función a la composición de las aleaciones. Se concluyó que la disminución de la fracción de fase α, a expensas de la región interdendrítica se manifiesta en la disminución de del espaciamiento dendrítico secundario al aumentar el contenido de cobre. El incremento del contenido de cobre, asociado al aumento de la presencia del intermetálico Al2Cu, resultó en una mayor susceptibilidad a la corrosión en las aleaciones estudiadas, en todos los medios. Se concluyó que la morfología microestructural que disminuya las áreas de contacto entre la fase α y el intermetálico Al2Cu, favorecerá la resistencia a la corrosión de las aleaciones Al-Cu, en NaCl. Los valores de las velocidades de corrosión instantáneas obtenidos indicaron una buena resistencia a la corrosión de las aleaciones Al-Cu en biodiesel de soja.

En este trabajo se realiza un estudio experimental del comportamiento mecánico dinámico de compuestos elastoméricos vulcanizados mediante el sistema acelerante/azufre. El conocimiento de las variaciones que se provocan en los parámetros microestructurales de los elastómeros con el grado de vulcanización, es una herramienta imprescindible para la predicción de su comportamiento mecánico. Los materiales estudiados en este trabajo, caucho natural y estireno-butadieno, han sido seleccionados dada su importancia tecnológica actual. En los estudios realizados en caucho natural, se analizó el comportamiento del material con distinto grado de cura mediante ensayos de tracción axial y torsión. Los resultados de tracción, analizados dentro del modelo de reptación adaptado a redes poliméricas de alto peso molecular, permitió separar las componentes del módulo elástico proveniente de los entrecruzamientos fisicos de la red y de los entrecruzamientos químicos (crosslinks). Se establecieron el peso molecular entre crosslinks y la densidad de crosslinks elásticamente activos en función del tiempo de cura y se interpretó este resultado de acuerdo a las reacciones predominantes durante la vulcanización. En el caso de los ensayos dinámicos los resultados se analizaron mediante el modelo KMF que considera la estructura polimérica como una red de cadenas gaussianas ramificadas tipo árbol. A partir del modelo se obtuvo el espectro de relajación estableciendo el tiempo de relajación medio y se calculó la variación del coeficiente de fricción monomérico con el grado y temperatura de cura. Con la finalidad de discernir si los cambios observados en el coeficiente de fricción se atribuyen totalmente a la presencia de crosslinks elásticamente activos, se realizaron ensayos de hinchamiento por solvente (swelling) y resonancia magnética nuclear (RMN) para caracterizar la estructura formada durante la cura. Se observaron, además de los tipos de crosslinks antes mencionados, la presencia de grupos laterales y estructuras que no contribuyen a la elasticidad. Por otro lado, se realizaron ensayos en estireno-butadieno variando su microestructura (contenido cis, trans, vinil y estirenos) y su tiempo de vulcanización. En este caso se efectuaron ensayos dinámicos y dieléctricos, en un amplio rango de temperaturas y frecuencias, con la finalidad de analizar la influencia de la microestructura y el avance de la cura sobre las propiedades mecánicas. Utilizando ensayos mecánico-dinámicos se analizó la influencia del contenido de vinilo sobre muestras de estireno-butadieno en la zona de la transición vítrea. Los datos experimentales se analizaron dentro del marco de la función de Havriliak-Negami que permite modelar materiales que exhiben una distribución de tiempos de relajación muy extensa. A partir del análisis se encontró que la presencia de crosslinks, en redes altamente entrecruzadas, afecta la dinámica local del polímero. Se estableció la variación del coeficiente de fricción monomérico con el grado de cura y con el contenido de vinilo. Los resultados dieléctricos permitieron localizar una transición secundaria (relajación β) en copolímeros de estireno-butadieno. Los resultados muestran que, para polímeros sin vulcanizar, esta relajación es un proceso local que está influenciado por el entorno local de cada unidad monomérica sin fiierte interacción entre grupos vecinos. Además se analizaron la influencia del grado de cura y microestructura sobre esta relajación. Los resultados indican que el nivel de cura afecta la dinámica local del polímero, cuando las redes se encuentran altamente entrecruzadas. Finalmente, hemos podido cuantificar la variación del volumen libre con el grado de cura mediante la introducción de la técnica de aniquilación de positrones. Los resultados confirman las estimaciones indirectas sobre la fracción de volumen libre que hasta el presente se realizan por medio de técnicas mecánico-dinámicas.

El trabajo de Tesis aquí expuesto representa la investigación de un tema de gran interés tanto científico como tecnológico como es el estudio de mezclas elastoméricas vulcanizadas compuestas por caucho natural NR y caucho estireno butadieno SBR. Se tratan de dos de los elastómeros más utilizados a escala global para distintas aplicaciones industriales, en particular como compuestos en diferentes tipos de neumáticos. Se ha desarrollado una técnica para preparar mezclas a escala de laboratorio utilizando la técnica de disolución en un solvente adecuado de ambos elastómeros, incorporación de curativos, mezclado y posterior evaporación. De esta forma se fabricaron 11 compuestos con diferentes proporciones de NR/SBR. También se utilizaron mezclas similares preparadas en un molino de laboratorio. Justamente la diferencia en el método de mezclado de estas muestras llevó a diferentes comportamientos mecánicos y térmicos, producto de las subestructuras obtenidas. Los compuestos fueron preparados con un sistema de cura basado en azufre y acelerante, y vulcanizados a 160 °C que es una temperatura de interés tecnológico. De esta forma, en función de las distintas composiciones estudiadas se lograron diferentes subestructuras, debido a la distribución de las fases obtenidas y a la diferencia en la densidad de entrecruzamiento (crosslinks). Se efectuaron ensayos de hinchamiento (swelling) a temperatura ambiente con la finalidad de cuantificar la densidad de puentes azufre (crosslinks) formados durante la reacción de vulcanización. Luego las muestras fueron caracterizadas por ensayos mecánico-dinámicos, calorimetría diferencial de barrido (DSC), dispersión de rayos X a bajos ángulos (SAXS), Espectroscopía de tiempo de aniquilación de positrones (PALS), Espectroscopía Infrarroja (FT-IR) y Microscopía electrónica de Barrido (SEM). Los resultados obtenidos mediante estas técnicas en las muestras vulcanizadas son analizados considerando la composición de la muestra y la influencia de los puentes formados. Muchos de los resultados obtenidos de las mezclas fabricadas a partir de soluciones de los cauchos fueron comparados con otras mezclas similares fabricadas mecánicamente en un molino de laboratorio. Las micrografías SEM revelaron importantes diferencias morfológicas que indican una mayor miscibilidad en las mezclas fabricadas por solución. Las mediciones reométricas y viscosimétricas revelaron resultados que evidencian una fuerte influencia de los nudos topológicos (entanglements) en las propiedades físicas y mecánicas de las muestras. Se observó que dicha influencia es reducida si las mezclas son fabricadas a partir de soluciones de los cauchos, y el efecto de reducción es más acentuado en mezclas compuestas mayormente por NR. Mediante los resultados de mediciones de DSC efectuados en las mezclas preparadas por solución se pudo evaluar las temperaturas de transición vítrea de cada fase en las mezclas. También fue posible evidenciar la presencia de una interfase cuando ésta técnica se aplico a un estudio en la mezcla de composición 50NR/50SBR. Las mediciones mecánica-dinámicas efectuadas en un péndulo de torsión de oscilaciones forzadas permitieron caracterizar la transición del estado vítreo al elástico de las mezclas vulcanizadas por ambos métodos de fabricación. Los resultados evidenciaron una mayor miscibilidad en las mezclas preparadas por solución. Los resultados obtenidos permitieron caracterizar la estructura de cada una de las mezclas vulcanizadas estudiadas y establecer un vínculo con las propiedades mecánicas y térmicas, en particular como varía con la composición del compuesto y la estructura de fases formada.