TESIS INSTITUTO SABATO
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Ítem Acceso Abierto Comportamiento en transformación y caracterización microestructural de aceros de alta temperatura para reactores nucleares avanzados: estudio del acero ASTM A335 P91(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Garibaldi, Manuel L.; Ramos, Cinthia Paula; Danón, Claudio Ariel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El objetivo del presente trabajo es estudiar el comportamiento en transformación y la microestructura resultante en aceros ferrítico-martensíticos ASTM A335 P91 (9% Cr, 1% Mo con pequeñas cantidades de V, Nb y N) sometidos a ciclos de enfriamiento continuo con velocidad constante en condiciones fijas de austenizado. La determinación y caracterización de las fases presentes, en el estado de recepción del acero y en muestras que fueron austenizadas a 1050 °C durante 30 minutos y luego enfriadas a distintas velocidades (190, 170, 70 y 60 °C/h), se efectuó mediante diversas técnicas: microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido por emisión de campo, espectroscopía Mössbauer y difracción de rayos X. En el rango de velocidades estudiado se obtuvieron muestras representativas de los campos de fase mixto (martensita + ferrita) y completamente ferrítico. Se realizó un análisis pormenorizado del perfil de picos de difracción de rayos X, para obtener información sobre microdeformaciones y tamaños de dominio de difracción. Se logró además la detección y estimación de la fracción en volumen para la fase austenita retenida mediante espectroscopia Mössbauer, trabajando con láminas delgadas de 0.10 mm de espesor.Ítem Acceso Abierto Caracterización hiperfina y microestructural de aceros de alta temperatura para reactores nucleares avanzados(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto Balseiro) Bravo Garay, María del Pilar; Ramos, Cinthia Paula; Danón, Claudio ArielEl objetivo principal del presente trabajo fue la puesta a punto de una metodología experimental destinada a mejorar la caracterización hiperfina de aceros identificados como candidatos para aplicaciones estructurales en reactores nucleares avanzados. Se trabajó con un acero ASTM 335 P91, el cual presenta excelentes propiedades ante las condiciones de operación previstas para los futuros reactores nucleares de IV generación. El objetivo específico que se planteó fue encontrar el espesor óptimo necesario para obtener un espectro Mössbauer con una buena relación señal-fondo en el caso de una muestra en configuración de lámina delgada. En forma experimental (en conjunción con bases teóricas) se logró determinar un valor de 100 μm para dicho espesor; y para poder obtenerlo fue necesario el uso de técnicas metalográficas de desbaste. A pesar de que el foco del trabajo se orientó a la Espectroscopia Mössbauer (EM), la información aportada por dicha técnica se cotejó con la arrojada por otras técnicas de caracterización tales como Microscopia Óptica (MO), Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) y Difracción de Rayos X (DRX), lo que permitió formular la caracterización hiperfina en el contexto de un panorama general del proceso metalúrgico estudiado. Para poder ser observadas en el MO y con el MEB las muestras recibieron tratamientos de preparación superficial apropiados. Asimismo, a través del examen por medio de las técnicas de EM y DRX se pudo determinar la presencia de la fase austenítica, la cual se encuentra retenida en la fase martensítica luego de someter a la muestra a un ciclo térmico determinado. Finalmente, se planteó la medición de un espectro Mössbauer usando la muestra en estado de reducción a polvo. De esta manera se pudo observar que al cambiar la configuración de la misma se altera significativamente la información sobre las fases presentes (la fase austenítica en este caso particular).Ítem Acceso Abierto Trabajado termomecánico de aleaciones de titanio(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Claret, Sara; Cocco, Roxana G.; Bunte, Claudio E.; Danón, Claudio Ariel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Las aleaciones Titanio se caracterizan por una gran versatilidad derivada de la capacidad de obtener un amplio espectro de propiedades controlando los elementos de aleación y los tratamientos termo-mecánicos que determinan la microestructura. Los factores determinantes para la trabajabilidad de las aleaciones de Titanio están relacionados con la estructura HCP de la fase alfa () y con la fuerte dependencia de las fases alfa y beta () de variables de procesamiento como la temperatura, deformación y velocidad de deformación. Por lo tanto, la selección apropiada y el control de dichos parámetros en cada etapa de deformación son críticas para obtener una óptima combinación de propiedades mecánicas y microestructura del producto final. El presente trabajo es parte de un programa más amplio que pretende analizar la influencia de las variables de la laminación en caliente sobre el producto final, basados en ensayos a escala de laboratorio. Los materiales estudiados fueron dos grados Comercialmente Puros de Titanio (Ti CP-Gr2 y Ti CP-Gr4) y una aleación (+) de Ti-6%Al-4%V (Ti-6Al-4V). En esta primera etapa se diseñaron dos rutas de laminación para cada material donde se varió la temperatura de laminación por encima y por debajo de la temperatura -transus. Luego se realizaron tratamientos térmicos de recocido sobre el producto final y se analizaron las microestructuras resultantes. Para los grados comercialmente puros (), el material laminado β-transus presentó mayor cantidad de fase beta retenida con una distribución menos homogénea que en el laminado solamente en campo +, y no se observaron diferencias significativas respecto de las propiedades mecánicas analizadas. En cambio, en la aleación + se obtuvieron microestructuras y propiedades mecánicas muy diferentes dependiendo del tratamiento térmico final, y en menor medida de las diferentes rutas de laminación.Ítem Acceso Abierto Influencia de la velocidad de calentamiento a la austenita sobre el comportamiento en transformación en aceros de alta temperatura para reactores nucleares avanzados(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Arcone, Daniel Andrés; Danón, Claudio Ariel; Ramos, Cinthia Paula; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En este trabajo se estudia la influencia que tiene la rampa de calentamiento utilizada en el austenizado de un acero ASTM A335 grado P91 (9Cr1MoNbVN) sobre las transformaciones de fase producidas luego del mismo; esto es, durante el proceso de enfriamiento continuo posterior. El acero en estudio se caracteriza por su resistencia a la corrosión y a la termofluencia, propiedades que le permiten operar a temperaturas cercanas o incluso superiores a los 600°C. La combinación de esas propiedades con una excelente resistencia al hinchado hace que este acero sea considerado para el diseño de elementos estructurales en reactores nucleares de generación IV. En estudios previos, realizados por el grupo de investigación en el que se desarrolla el presente trabajo, se ha observado que frente a determinadas condiciones de calentamiento estos aceros pueden ser afectados por crecimiento anormal de grano. Asimismo, se han estudiado las transformaciones en enfriamiento continuo en ciclos térmicos con condiciones de calentamiento lento (300-400 ºC/h). Se ensayaron probetas austenizadas a 1050°C durante 30 minutos, con rampas de calentamiento de 1, 50 y 100°C/s, y enfriadas con velocidades de 70, 100 y 170°C/h. Las microestructuras obtenidas fueron caracterizadas mediante dilatometría, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y espectroscopía Mössbauer. El incremento en la velocidad de calentamiento previa al austenizado produjo un incremento en las temperaturas de inicio y fin de la transformación de martensita revenida a austenita, un decremento en las temperaturas de inicio de la transformación de austenita a ferrita, un incremento en la fracción transformada a ferrita y un incremento en la temperatura de inicio de la transformación a la martensita. El incremento en la fracción transformada a ferrita podría no mantener una relación directa con la distribución heterogénea de tamaños de grano. Resultado de espectroscopía Mössbauer permitieron estimar hasta un 8% de austenita retenida.Ítem Acceso Abierto Estudio y modelización de la transformación martensítica en un acero ASTM A335 P91(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Correa, Florencia Antonella; Besoky, Jorge Ignacio; Danón, Claudio Ariel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En este trabajo se aborda el análisis de información experimental-previamente obtenida por medio de la técnica de dilametría-relativa a dos aspectos de la transformación martensítica, a saber, la temperatura de inicio de la transfmormación y el curso d ela transformación como una función de la temperatura, durante un proceso de enfriamiento continuo después de un mantenimiento en austenita. El material en estudio es un acero ASTM A335 grado P91 (9Cr1MoVNbN) caracterizado por un muy buen desempeño durante prestaciones a temperaturas cerca de, o más altas que, 600 °C. La combinación de estas propiedades con una alta conductividad térmica, un bajo coeficiente de expansión térmica y una excelente resistencia al hinchado bajo irradiación hacen de este acero un candidato de referencia para aplicaciones estructurales en reactores nucleares de Generación IV. Durante el recorrido previo del grupo de investigación que propuso este trabajo se estudiaron aspectos de la metalurgia física de este tipo de aleaciones en ciclos térmicos diseñados bajo diferentes condiciones de calentamiento, mantenimiento a alta temperatura y enfriamiento. Se realizó entonces una búsqueda bibliográfica acotada sobre los dos aspectos seleccionados y se desarrolló una serie de rutinas computacionales que permitieron implementar el análisis de los datos experimentales y su ajuste con modelos metalúrgicos ya informados en la literatura existente, usando el lenguaje de programación Python. Los resultados obtenidos constituyen un primer paso de aporte a la comparación sistemática de métodos para determinar la temperatura de inicio de la transformación martensítica y corroboran la superioridad de los modelos de tipo sigmoidal por sobre los exponenciales para describir el curso de la transformación en aceros 9% cromo.Ítem Acceso Abierto Comportamiento en transformación y caracterización microestructural de aceros para recipientes a presión de reactores nucleares(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Dutto, Vanina Gisela; Danón, Claudio Ariel; Luppo, María Inés; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Con la realización de este trabajo se profundiza en la Gerencia Materiales de CNEA el estudio de aspectos seleccionados de la microestructura y el comportamiento en transformación de dos aceros de bajo carbono y baja aleación, a saber, el SA 533 Grado B Clase 1 y el SA 508 Grado 3 Clase 1, de amplio uso en la fabricación de recipientes a presión para reactores nucleares. En el caso del acero SA 533 Grado B Clase 1 se diseñaron ciclos térmicos de enfriamiento continuo que condujeron, variando la velocidad de enfriamiento desde austenita, a estados microestructurales presentes habitualmente en la zona afectada por el calor (ZAC) de los cordones de soldadura del mismo. Estos ciclos se llevaron a cabo en un simulador termomecánico Gleeble provisto de un cabezal para dilatometría. Se estudiaron muestras con tiempos de enfriamiento entre 800 °C y 500 °C (t8/5) de 6 s, 60 s, 108 s y 400 s. Las curvas dilatométricas obtenidas permitieron estimar temperaturas críticas para las diferentes transformaciones de la austenita. Luego de los ciclos térmicos, las muestras fueron caracterizadas utilizando microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, mediciones de dureza y difracción de rayos X. Para la mayor velocidad de enfriamiento (t8/5 = 6 s) se obtuvo una muestra casi 100 % martensítica, a excepción de una pequeña fracción de austenita retenida, donde se pudieron apreciar zonas de martensita tipo listón y martensita coalescida con probable autorevenido. Para la menor velocidad de enfriamiento (t8/5 = 400 s), si bien la microestructura mayoritaria sugiere la presencia de bainita, se encontraron zonas aisladas con morfología en bloque, que podrían corresponder al constituyente metalográfico martensita-austenita (M-A). Para los enfriamientos intermedios (t8/5 = 60 s y 108 s) se obtuvo una microestructura mayoritariamente bainítica, sin poderse descartar la presencia de una pequeña fracción de martensita. Mediante difracción de rayos X se determinó la presencia de austenita retenida y cementita en todas las muestras analizadas. Del mismo modo, se corroboró la disminución de los anchos de los picos de difracción con la disminución de la velocidad de enfriamiento, lo que indicaría que la microestructura resultante posee mayor tamaño de dominio de difracción y/o menores microdeformaciones. En lo que respecta al acero SA 508 Grado 3 Clase 1, se estudió la variación microestructural a lo largo del espesor completo de un anillo forjado y tratado térmicamente, sobre una muestra extraída del mismo en el estado metalúrgico de recepción y usando las técnicas de caracterización ya mencionadas. Se identificaron dos tipos de zonas microestructuralmente diferenciadas, a saber, una matriz y zonas segregadas, cuyas diferencias composicionales fueron medidas con microsonda electrónica. Mediante ensayos de microdureza se determinó que la estructura más fina (esto es, la correspondiente a las zonas segregadas) exhibe valores más altos de dureza que los encontrados para la matriz. No se detectaron variaciones apreciables en cuanto a los aspectos morfológicos de la microestructura a lo largo del espesor del forjado. Por su parte, los análisis de anchos de pico y parámetros microestructurales calculados a partir de ellos -obtenidos por difracción de rayos X- tampoco arrojaron cambios apreciables en el espesor del material bajo estudio. En acuerdo con lo esperado para este material -dada la condición de revenido de alta temperatura en el estado de recepción- se obtuvieron tamaños de dominio de difracción mayores y microdeformaciones menores para el material SA 508 Grado 3 Clase 1 cuando se lo comparó con el SA 533 Grado B Clase 1. Finalmente, a partir de los diagramas de difracción se identificó de manera inequívoca la fase precipitada cementita.Ítem Acceso Abierto Estudio de la evolución microestructural durante el austenizado de aceros 9Cr candidatos para la fabricación de componentes estructurales de reactores Generación IV(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Signorelli, Gisella Fernanda; Danón, Claudio Ariel; Luppo, María Inés; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En la presente tesis se aborda el estudio de aspectos específicos del austenizado de un acero comercial ASTM A335 grado P91. El objetivo común de los experimentos y simulaciones realizadas fue la caracterización del comportamiento de las segundas fases presentes en el acero que son responsables de limitar el crecimiento de grano, enfocándose especialmente en el estudio de los primeros minutos del mantenimiento en fase austenita. Para ello, se realizaron ciclos de austenizado a 1050 ºC con una velocidad de calentamiento y enfriamiento de 50 ºC/s, y mesetas entre 0 y 40 minutos de duración en un dilatómetro de alta velocidad y alta resolución Bähr DIL 805 A. El primer paso propuesto fue el análisis de la evolución de la temperatura Ms en función del tiempo de mantenimiento en austenita, como indicador indirecto del comportamiento de los aleantes presentes en la matriz del acero y, por ende, de las segundas fases durante el tratamiento térmico. Los valores experimentales para las temperaturas Ms se compararon con los arrojados por fórmulas empíricas, alimentadas a su vez con resultados obtenidos a través de los modelos computacionales implementados en el software THERMOCALC. Esta metodología permitió, con hipótesis adecuadas, estimar cuáles fueron los cambios que se produjeron en la composición química de la matriz durante la permanencia en austenita y que derivaron en cambios en la temperatura Ms. Los descensos encontrados se atribuyeron a la disolución de los carburos M23C6 (entre 0 y 1 minuto de tiempo de austenizado) y a la disolución de los precipitados tipo MX(V) (entre 3 y 4 minutos). En relación a las segundas fases presentes, se realizó una caracterización minuciosa de las mismas para cada tiempo de mantenimiento a través de observaciones por microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se llevó a cabo un estudio de la distribución de tamaños y composición química de las partículas de tipo M23C6 y MX para todos los tiempos de permanencia en austenita. Por medio de estos análisis fue posible determinar que en la condición de suministro no existen precipitados secundarios de tipo MX(Nb), que los precipitados tipo M23C6 desaparecen durante el primer minuto de austenizado y que los precipitados tipo MX(V) desaparecen antes de los 4 minutos de austenizado. Si bien la condición de equilibrio a 1050 °C determinada para el sistema sobre la base de los cálculos con THERMOCALC incluye la presencia de segundas fases de tipo MX(V), las mismas no fueron encontradas, aún para los austenizados prolongados. Utilizando el software mencionado se determinó que la fracción de segundas fases presentes es muy sensible a la concentración de nitrógeno y que una variación de la concentración de dicho elemento puede promover la presencia en el equilibrio de las fases que se observaron experimentalmente. Finalmente se realizaron austenizados en las mismas condiciones de velocidad y temperatura para determinar la ocurrencia de crecimiento de grano anormal o heterogéneo en esta aleación, pero no se observó dicho fenómeno para ninguno de los tiempos ensayados.Publicación Acceso Abierto Desarrollo de técnicas de muongrafía para estudios densitométricos de objetos de importancia estratégica(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Calderón Ardila, Rolando; Asorey, Hernán; Almela, Alejandro; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La muongrafía, también conocida como radiografía con muones es una técnica en constante desarrollo, similar en concepto a las imágenes de rayos X pero utilizando muones en lugar de fotones. Esta técnica innovadora está siendo ampliamente investigada y aplicada en proyectos científicos y desarrollos tecnológicos en diferentes escenarios al rededor del mundo y representa una oportunidad para la región. En esta tesis se presenta la investigación enfocada en el desarrollo experimental sobre la técnica de muongrafía, presentamos un contenido teórico inicial, una propuesta experimental, investigación, desarrollo y puesta en marcha del primer telescopio de muones modular realizado en la Argentina. Para el desarrollo del proyecto de investigación, también se uso un entorno de simulación para calcular y caracterizar el flujo de partículas secundarias producidas en la interacción de rayos cósmicos con la atmósfera. Estos estudios computacionales se basan en trabajos previos y en desarrollo, algunos en los cuales continuamos colaborando actualmente. En nuestro caso nos enfocamos principalmente en el flujo de muones atmosféricos para estimar la respuesta del detector. Adicionalmente se trabajo con un enfoque a futuro pensando en estudiar la interacción de estas partículas con las estructuras geológicas o civiles de interés. Se construyo un detector prototipo usando paneles formados por barras centelladoras de plástico configuradas como arreglos perpendiculares, integrados con una electrónica multicanal desarrollada en el grupo ITeDA. En el trabajo experimental se caracterizo y calibro la respuesta individual de los píxeles de los planos detectores y su conjunto. Estudiamos la factibilidad de aplicación de la técnica realizando diferentes mediciones y diferentes enfoques o prototipos, se midió el fondo de radiación en Buenos aires diferentes ángulos cenitales, se estimaron densidades con el método de transmisión usando ladrillos de plomo de referencia y la prueba de concepto realizando una muongrafía a una estructura civil, en este caso el edificio del acelerador Tandar ubicado en el centro atómico constituyentes.Publicación Acceso Abierto Estudio de las variables que afectan la precipitación de hidruros en aleaciones de circonio(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Müller, Sebastián Carlos; Domizzi, Gadys; Luppo, María Inés; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La precipitación de hidruros en aleaciones de circonio afecta la integridad mecánica y la vida útil de estos materiales durante su operación en reactores nucleares. Esto ha motivado la investigación científica sobre esta temática durante los últimos 50 años, en donde aun quedan aspectos a indagar en lo que hace a la comprensión de la precipitación de hidruros. Esta tesis presenta un estudio experimental de la precipitación de hidruros en dos tubos de presión CANDU: Zr-2,5Nb y Zircaloy-2. El trabajo de tesis se enfoca en el efecto de la velocidad de enfriamiento sobre la precipitación, en la determinación de los granos del material en los que precipitan los hidruros, en la solubilidad de hidrógeno y en la caracterización de hidruros mediante microscopía electrónica de transmisión. La hidruración de las muestras de ambas aleaciones estudiadas se llevó a cabo mediante las técnicas de carga gaseosa y carga catódica de hidrógeno. Para el análisis experimental se utilizaron las siguientes técnicas de caracterización: microscopía óptica, microscopía electrónica de transmisión, difracción de rayos-X y de neutrones, y calorimetría diferencial de barrido. El análisis mediante las técnicas de difracción permitió estudiar los hidruros formados en las distintas familias de granos α -Zr que constituyen la textura cristalográfica de tubos de presión, la relación de orientación hidruro-matriz y la probabilidad de precipitación en las distintas familias. Para el Zr-2,5Nb, la máxima probabilidad de precipitación se atribuyó a los granos que tienen el polo (0 0 0 1) α paralelo a la dirección radial del tubo, mientras que los valores más bajos de probabilidad se obtuvieron para los granos que tienen dicho polo paralelo a la dirección hoop. Las observaciones de microscopía electrónica indicaron que la proyección de las placas de hidruro es compatible con un plano de hábito cercano a {1 -1 0 7} α , en ambas aleaciones estudiadas. Los apilamientos de placas de hidruro se analizaron en función de una interpretación geométrica basada en conceptos postulados por otros autores, ofreciendo una posible explicación para la estructura de los hidruros metalográficos observados mediante microscopía óptica. Comparando la solubilidad de hidrógeno entre muestras enfriadas en horno y muestras templadas, se observó un corrimiento hacia mayor solubilidad al aumentar la velocidad de enfriamiento.Publicación Acceso Abierto Estudio del efecto magnetocalórico en perovskitas de La0.6 Sr0.4(CoFe)O3(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Morales, Fabiana; Quintero, Mariano; Sacanell, Joaquín; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En esta tesis se presenta la síntesis, caracterización de estructura, morfología, propiedades magnéticas y el estudio del Efecto magnetocalórico en las perovskitas La 0,6 Sr 0,4 Co1- x Fe xO3. Específicamente nos centramos en el estudio de la influencia de la estructura y dopaje en las propiedades magnéticas y en el efecto magnetocalórico de las mismas. El estudio del efecto magnetocalórico (EMC) se define como el estudio de la variación adiabática o del cambio isotérmico en la entropía magnética de un material cuando se aplica un campo magnético externo[1]. Este EMC depende de las propiedades magnéticas de los materiales por lo que nos vimos interesados en estudiar el EMC en perovskitas tipo ABO3, donde en el sitio A se encuentran la tierra rara La y el alcalino terreo Sr en proporciones 0,6 y 0,4 debido a que se ha reportado que tiene una transición magnética a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y en el sitio B decidimos usar metales de transición cómo lo son el Fe y Co, para estudiar su influencia en el comportamiento magnético y EMC. Para estudiar la influencia del dopaje, en este trabajo iniciamos con el estudio del comportamiento magnético y el EMC de polvos nanoestructurados La0,6Sr0,4Co1-xFexO3 entre las muestras límites que son las que tienen x=0 La0,6Sr0,4CoO3 (LSCO) y x=1 La0,6Sr0,4FeO3 (LSFO). Usando ese conocimiento como base, analizamos finalmente el comportamiento de los dopajes intermedios con x = 0,2, 0,5 y 0,8. Las muestras fueron sintetizadas mediante un método desarrollado en el laboratorio, que permite obtener nanopartículas desaglomeradas, conocido como método de mojado de poros. Para el cual se prepararon soluciones con dopajes de hierro x = 0, 0,2, 0,5, 0,8 y 1 y se utilizaron membranas de policarbonato con poros de 200 nm y 800 nm. Dado que las muestras fueron tratadas térmicamente a temperaturas de 800°C y 1000°C, se obtuvieron un total de 18 muestras. Mediante difracción de rayos X, se observó que las muestras LSCO con x=0 exhiben dos fases una fase cúbica y una ortorrómbica. Para las muestras LSFO con x = 1 se obtiene una estructura de tipo perovskita romboédrica, asociada al grupo espacial R3̅c, y se observaron impurezas que pueden asociarse a una presencia mínima de hematita. Para las muestras dopadas se obtuvo que todas las muestras cristalizan en el grupo espacial R3̅c independientemente de la relación Co/Fe presente en la perovskita. Los tamaños de cristalita para todas las muestras van desde los 28,8 nm hasta los 60 nm. En cuanto a la morfología, las muestras mostraron forma de nanotubos y nanohilos, en general. En una de las muestras dopadas se observaron aglomerados de partículas amorfas. Los diámetros de los nanohilos y los espesores de las paredes de los nanotubos, correlacionan con el tamaño de las partículas, yendo desde aproximadamente 90 nm a 160 nm. En el caso de los tubos, se observó que el tamaño medio de partículas que los conforman dependen del dopaje con hierro, a mayor dopaje con hierro se observaron tamaños más chicos de partículas y formaciones de paredes más compactas. Una vez analizadas la estructura y morfología de las muestras, estudiamos el comportamiento magnético en todas las muestras. A partir de las mediciones de magnetización en función de la temperatura, observamos transiciones del estado paramagnético al ferromagnético, con la presencia de un estado bloqueado a bajas temperaturas. Obtuvimos las temperaturas de Curie y de bloqueo (TC y TB). Se observó que el dopaje de hierro provoca una disminución en la magnetización máxima de las muestras. Este efecto es consistente a través de todas las mediciones, independientemente del tamaño de poro o el tratamiento térmico aplicado. A su vez observamos que las muestras con tratamiento a 800°C presentan una temperatura de bloqueo más alta que las muestras tratadas a 1.000°C. Las mediciones de magnetización en función de la temperatura exhiben un comportamiento típico de materiales ferromagnéticos. Sin embargo, en las muestras con mayor dopaje de hierro (x ≥ 0,8) no se observó una TC en el rango de medición, de 50K a 400K. Del estudio de la magnetización en función del campo magnético, observamos que el dopaje con hierro afecta tanto la magnetización de máxima (Mmáxima) como el campo coercitivo (HC) de las muestras. La Mmáxima tiende a disminuir al aumentar el dopaje con Fe, mientras que la influencia en HC es menos regular. Las muestras con menor dopaje de Fe presentan curvas de histéresis con comportamiento ferromagnético por debajo de TC y paramagnético por encima de TC. Por su parte, las muestras con mayor dopaje de hierro muestran un aumento del campo coercitivo y un comportamiento bloqueado, reminiscente a sistemas superparamágneticos. Realizamos un estudio de Arrot donde determinamos que la transición magnética es de segundo orden para todas las muestras estudiadas. Finalmente, realizamos un estudio del EMC indirecto a través del cálculo del cambio en la entropía magnética ∆S, en función de la temperatura y el campo magnético aplicado. Observamos que las muestras con mayor contenido de cobalto poseen un ∆Smáx que es mayor y tienen un ancho del pico de ∆S en función de la temperatura más angosto que en las muestras con mayor contenido de dopaje de hierro, las cuales a medida que se aumentaba el dopaje mostraban una amplificación del rango de temperaturas donde hay un cambio en la entropía.Publicación Acceso Abierto Diseño, síntesis y caracterización estructural y mecánica de nanomateriales porosos robustos(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Ramallo, Juan Ignacio; Fuertes, María Cecilia; Bringa, Eduardo Marcial; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La integración de películas de materiales nanoporosos robustos en dispositivos es un tema de gran interés en la actualidad. La porosidad le brinda a las películas nuevas funcionalidades, pero puede generar la pérdida de la estabilidad química y estructural. El incremento de la estabilidad de estos sistemas porosos es de gran importancia para poder aplicar estos materiales en dispositivos durables y reutilizables. En esta tesis se realizó el diseño, la síntesis y la caracterización estructural, química y mecánica de sistemas porosos que forman parte de diversos dispositivos: sensores ópticos, catalizadores, celdas de combustible y adsorbentes. En todas estas aplicaciones, la funcionalidad viene dada por la porosidad accesible y la composición. La integridad estructural de estas películas porosas fue uno de los parámetros a optimizar; parámetros mecánicos como módulo elástico, dureza, trabajo elástico y plástico, resistencia a la delaminación y fractura, entre otras, se evaluaron utilizando nanoindentación. Se relacionaron sus características estructurales (espesor, porosidad, tamaños de poros, orden poroso, cristalinidad, etc.) y químicas (composición, modificación superficial o con nanopartículas) con las propiedades mecánicas y tribológicas de los materiales. Así, se estudiaron experimentalmente películas porosas de óxidos (SiO2 y TiO2) basadas en nanopartículas. También se estudiaron películas obtenidas por sol-gel: tratadas térmicamente (SiO2 y TiO2, óxidos mixtos con Zr e híbridos con un grupo funcional vinilo) sometidas a ensayos de disolución, y consolidadas con rayos X de alta intensidad (TiO2 con nanopartículas de Ag en su interior). En el caso del TiO2 nanoporoso, se realizaron simulaciones de Dinámica Molecular utilizando deformación homogénea, para comprender la deformación a escala nanométrica y el efecto del tamaño de poro y la fracción porosa sobre las propiedades mecánicas. El objetivo es inspirar nuevas metodologías de síntesis para obtener materiales con propiedades mecánicas mejoradas. Finalmente, se estudiaron de forma experimental metales nanoporosos: oro y tantalio. En el caso del oro, se estudió el efecto de la irradiación sobre películas nanoporosas funcionalizadas con Al2O3. En el caso del tantalio, se estudió el efecto del tamaño de ligamento en micropartículas nanoporosas.Publicación Acceso Abierto Ergodicidad, entropía y entrelazamiento en sistemas multipartitos(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Bergamasco, Pablo D.; Rivas, Alejandro M. F.; Carlo, Gabirel G.; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En los últimos años, el interés en los out-of-time ordered correlators (OTOCs) ha experimentado un aumento significativo. Esto se debe principalmente a su capacidad para caracterizar la dinámica en sistemas de muchos cuerpos, así como en física de altas energías y gravedad cuántica. En la comunidad de caos cuántico, ha existido un enfoque constante en la búsqueda de indicadores que permitan comprender la naturaleza de la dinámica en sistemas cuánticos, similar al papel desempeñado por el exponente de Lyapunov en sistemas clásicos. El OTOC se presenta como una herramienta prometedora en este sentido. Además, el Teorema OTOC-RE ha establecido una conexión entre los OTOCs y la segunda entropía de Renyi, lo que ha aumentado aún más su interés. A pesar de que la investigación sobre OTOCs se ha centrado principalmente en sistemas de un solo grado de libertad, existe un vacío de conocimiento sobre su comportamiento y utilidad en sistemas multipartitos. En un estudio detallado, se examinaron los OTOCs en un sistema bipartito compuesto por dos mapas de gato acoplados con dinámicas regulares o caóticas. Los resultados revelaron que el comportamiento de los OTOCs se asemeja cualitativamente a la Entropía de von Neumann, una medida global de complejidad en el espacio de fase. Esto se demostró a través de relaciones entre la Entropía de von Neumann y la Entropía Lineal, así como el Teorema OTOCRE. En resumen, se estableció un vínculo significativo entre los OTOCs y la complejidad global del sistema. Uno de los hallazgos clave fue que el comportamiento de los OTOCs, incluyendo su crecimiento inicial y saturación, depende en gran medida del tipo de dinámica presente en el sistema. En particular, se observó que un solo grado de libertad caótico es suficiente para que las medidas de complejidad alcancen los valores predichos por la teoría de matrices aleatorias (RMT). Sin embargo, cuando al menos uno de los grados de libertad posee una dinámica regular, el crecimiento exponencial de los OTOCs no se manifiesta en condiciones iniciales localizadas. En un estudio adicional, se profundizó en el Teorema OTOC-RE utilizando el mismo sistema bipartito y tres bases de operadores diferentes. Se descubrió que no todos los OTOCs contribuyen de la misma manera al promedio, lo que significa que solo una fracción menor de la base de operadores es necesaria para recuperar la Entropía Lineal. Además, se observó que el número de operadores relevantes necesarios para caracterizar la entropía lineal puede servir como un indicador alternativo de complejidad, similar al concepto de complejidad algorítmica. Estos operadores relevantes se destacaron a través de su representación en el espacio de fase, que sigue las huellas cuánticas de la evolución clásica correspondiente. El trabajo se extendió al estudio de sistemas abiertos disipativos, centrándose en el rotor pateado disipativo y modificado (DMKRM). En este contexto, se encontró que el OTOC exhibe un rápido crecimiento seguido de un decaimiento exponencial que se relaciona estrechamente con el exponente de Lyapunov rescalado de su contraparte clásica. Aunque no se pudo extraer directamente el exponente de Lyapunov del OTOC, se identificó un comportamiento similar que se denominó “exponente Lyapunov cuántico”. Además, se demostró que el OTOC es más sensible que otras medidas de complejidad, como el Índice de Participación de Autovalores (IPR), para distinguir los regímenes dinámicos del sistema, y que la interacción entre scrambling y disipación es esencial para la complejidad en sistemas cuánticos disipativos. En resumen, este trabajo de tesis doctoral ha avanzado significativamente en la comprensión de los OTOCs y su aplicación en sistemas bipartitos y disipativos. Los OTOCs se revelaron como una herramienta valiosa para caracterizar la complejidad y la dinámica en sistemas cuánticos, y su comportamiento se relacionó con la naturaleza de la dinámica presente en el sistema, tanto tiempos menores al tiempo de Ehrenfest como para tiempos largos. Estos hallazgos tienen implicaciones importantes en campos como la física de altas energías, la gravedad cuántica y la comprensión de sistemas multipartitos y disipativos.Publicación Acceso Abierto Modelos y mecanismos de fases topológicas superconductoras(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Gruñeiro, Leonel José; Arrachea, Liliana; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La búsqueda y detección de estados topológicos de la materia es un campo sumamente activo tanto en la física teórica, como en la experimental. La rama que se encarga de estudiar los superconductores topológicos presenta, de un tiempo a la fecha, un interés particular. La motivación principal se halla en el hecho de que esta fase se encuentra caracterizada por estados localizados en los bordes (estados de Majorana) y que los mismos poseen una estadística no-abeliana la cual resulta muy importante en la carrera por la computación cuántica. El objetivo principal de la presente tesis es el estudio teórico de los ingredientes y mecanismos, en sistemas de baja dimensionalidad, que son relevantes para la generación de fases topológicas superconductoras. En particular, se estudian y proponen métodos de detección de los estados de borde correspondientes a partir de experimentos de transporte. En una primera parte se estudia la corriente Josephson y los espectros de Andreev para todas las posibles configuraciones en donde se tienen superconductores topológicos con simetría de inversión temporal (TRITOPS). Se incluye un Quantum Dot interactuante en la juntura y se discuten los efectos de la orientación relativa entre los vectores de acoplamiento spin-órbita, así como el impacto de las interacciones de muchos cuerpos. En una segunda parte, se analizan configuraciones de dos terminales con un superconductor topológico bajo la acción de un campo magnético y acoplamiento spin-órbita, y un Quantum Dot embebido. Se examinan las excitaciones y las propiedades de transporte para sistemas en condiciones similares a las experimentales. Finalmente, se discuten y señalan las principales características a tener en cuenta en la observación de picos de conductancia a voltaje cero, haciendo uso de la información complementaria arrojada por los espectros de energía. En ambos casos, se hace uso del formalismo de funciones de Green de Schwinger-Keldysh para el cálculo de las propiedades de transporte, así como de métodos efectivos para el cómputo de los espectros de energía. En este último caso, se analiza la factibilidad de los sistemas efectivos así como sus límites.Publicación Acceso Abierto Precision in Drell Yan Lepton pair production at hadron colliders(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Der, Manuel; de Florian, Daniel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Over the last decade and given the impressive agreement between the Standard Model (SM) and the LHC experiments, particle physics has progressively become a precision science. In this scenario, where both SM and Beyond the Standard Model (BSM) physics must be tested through small deviations between theory and experiment, Drell Yan lepton pair production happens to gather the important properties of a precision observable. As the experimental determination for Drell Yan reaches the percent level, the study of this mechanism works both as an important testground for the Standard Model and as a way to evaluate alternative BSM theories, as well. Therefore, theory must be ready for this appointment by producing equally accurate instruments to correctly interpret the available high-precision data. One of the ways to access the Drell Yan mechanism is the inclusive cross-section. In this sense, in the first part of this work we complete the set of NNLO initial state corrections to the neutral current contributions to Drell Yan lepton pair production. We add both the mixed QCD⊗QED and the NNLO QED terms to the perturbative expansion of the production of a Z boson in hadronic collisions. Specifically, we obtain these corrections by exploiting the resemblance between the abelian part of QCD and the EW f f γ vertex to develop a suitable abelianisation procedure to extract the mixed order O(αsα) and even the pure electromagnetic O(α 2) results. Furthermore, in order to offer an integral description of the mechanism, we dig deeper and focus on the fully exclusive calculation of the mixed QCD⊗QED correction terms. In order to achieve this goal, we extend the qT -subtraction method, originally developed to address pure QCD corrections, to apply it to the calculation of the mixed NNLO contributions. We present the explicit expressions for the subtraction term and the hard factor, therefore providing all the ingredients needed for the application of the formalism up to O(αsα). We compute the mixed QCD⊗QED corrections and study the phenomenological impact at the level of kinematical distributions. Our exclusive computation was implemented within a parton level Monte Carlo code, which allows the user to apply arbitrary kinematical cuts on the final-state leptons and to compute the specified distributions in the form of bin histograms. The kinematical dependence of the full differential calculation, together with the magnitude of the inclusive result, were shown to be relevant and highly non trivial at the LHC energies.Publicación Acceso Abierto Efecto de la irradiación iónica en el polietileno de las prótesis articulares de cadera(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") del Grosso, Mariela F.; García Bermúdez, Gerardo; Forlerer, Elena; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El polietileno de ultra alto peso molecular, (ultra high molecular weight polyethylene, UHMWPE), es un excelente biomaterial que presenta estabilidad química, resistencia al desgaste y buenas propiedades mecánicas. Por esas propiedades es muy utilizado en reemplazos de articulación en caderas y rodillas. Sin embargo luego de largos años en servicio, las pequeñas partículas que se generan por la fricción con la contraparte metálica produce el aflojamiento aséptico y la osteólisis que constituye un factor decisivo en el fracaso a mediano plazo de la prótesis, induciendo a su reemplazo. Al irradiar un material polimérico con iones pesados se producen modiñcaciones en sus propiedades físicas y químicas. La gran densidad de energía depositada por estos iones al penetrar en la materia, forma nuevos compuestos superficiales que producen cambios a nivel macroscópico. Uno de los efectos producidos por la radiación es el aumento local del peso molecular del polímero mediante la ligadura de cadenas poliméricas adyacentes, entrecruzado. Se presentan en este trabajo los resultados obtenidos en muestras de UHMWPE irradiadas con diferentes iones pesados. Se estudiaron los cambios estructurales producidos en la región superficial de la muestra por intermedio de la medición de la resistencia al desgaste y mediante espectroscopia de absorción de infrarrojo (Fourier Transform Infrared FTIR). Se determinó por primera vez, en ambas experiencias, que existe un número particular de iones por unidad de área, denominado fluencia óptima, que depende fuertemente del tipo de ión, masa y energía incidente, para la cual se maximiza una determinada propiedad del material. Se desarrolló un código Monte Cario para explicar este fenómeno, basándose en un modelo simple de deposición de la energía en las trazas iónicas. Los resultados obtenidos son compatibles con las predicciones del modelo. De este trabajo realizado con irradiación de iones a alta energía se obtuvo una mejora sustancial en la resistencia al desgaste en UHMWPE a fluencias inferiores de las publicadas en la literatura con irradiación a menor energía.Publicación Acceso Abierto Inspección de fabricación y soldadura, selección de materiales y asesoramiento técnico para los proyectos CAREM 25 y centrales nucleares (NA-SA)(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Bertolani, Gabriel Alejandro; Taboada, Rodrigo Emmanuel; González, Rubén Omar; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Este trabajo de tesis se centra en una evaluación exhaustiva de proyectos en la industria nuclear, con un enfoque particular en aspectos clave como la inspección y calificación de soldadura, la aptitud y selección de materiales, como así también el desarrollo de especificaciones técnicas. Dividida en dos capítulos, se exploran en profundidad los trabajos llevados a cabo para el Proyecto CAREM25 y para las centrales nucleares de potencia operadas por Nucleoeléctrica Argentina (NASA). El primer capítulo, se enfoca en la inspección y calificación de soldadura, junto con la fabricación de componentes destinados al Proyecto CAREM25. Mediante inspecciones en el lugar, se asegura la conformidad con las especificaciones técnicas y se supervisa la soldadura e instalación de los diferentes componentes correspondientes al proyecto. Los hallazgos identifican problemáticas tales como la corrosión y la insuficiente penetración en las soldaduras. Las conclusiones resaltan la importancia de tratar la corrosión, problemas de soldadura, contaminación ferrítica, así como el cumplimiento normativo y la revisión documental. Se realizaron ajustes en los procedimientos de soldadura para garantizar la ausencia de corrosión intergranular. Estos ajustes incluyeron la implementación de métodos y procedimientos para la detección de la corrosión intergranular. Además, se trató el inconveniente relacionado con el desnivel del Liner en el Módulo 1, aplicando soluciones apropiadas para su resolución. El segundo capítulo se enfoca en las asesorías, en el campo de los materiales, proporcionadas a Nucleoeléctrica Argentina (NASA). Se trata la aptitud de materiales, identificando incumplimientos en el contenido de ferrita delta que podrían provocar fisuración en caliente o sensibilización. Además, se consolidó una especificación técnica detallada para el embalaje, transporte y almacenaje de componentes metálicos internos del reactor (Clase C1), asegurando la seguridad en todas las etapas. También se redacta una especificación actualizada para los materiales base níquel, como los Inconel 718 y X-750, empleados en los reactores Atucha I y II, destacando la importancia de los tratamientos termomecánicos para garantizar las propiedades mecánicas preestablecidas para materiales de componentes que serán internos del reactor. Además, se discute el desafío del reemplazo de un tanque corroído por ácido sulfúrico, presentando soluciones, entre ellas la implementación de aceros inoxidables austeníticos como el AISI 316 o la Aleación 20, resaltando la importancia de la elección precisa de materiales para asegurar la resistencia del material al ácido sulfúrico en todas sus concentraciones y en condiciones dinámicas, lo que a su vez garantizará la integridad y el funcionamiento óptimo del nuevo tanque. En conjunto, esta tesis contribuye al conocimiento en la industria nuclear, enfatizando la selección meticulosa de materiales y la resolución eficaz de problemas para garantizar la seguridad y la eficiencia en el ámbito nuclear.Publicación Acceso Abierto Influencia de parámetros de fabricación sobre tensiones residuales en tubos de fibra de Carbono-Epoxi(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Eichhorn, Gustavo Francisco; Belinco, Cesar; Kokubu, Germán; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El presente trabajo tiene por objeto investigar la influencia de los parámetros de fabricación sobre tensiones residuales en tubos de fibra de carbono-epoxi fabricados mediante enrollamiento filamentario. La investigación llevada a cabo consiste en una descripción conceptual sobre la influencia de las tensiones residuales en el desempeño de los materiales en general y de los materiales compuestos en particular, junto con las técnicas experimentales existentes para determinar las tensiones residuales. Se lleva a cabo un diseño de experimentos para reducir la cantidad de pruebas. Esto se determina teniendo en cuenta que, si bien para la fabricación de tubos compuestos influyen una gran cantidad de parámetros de proceso, el equipamiento y las facilidades propias y de terceros, no permiten realizar una gran cantidad de pruebas. Esto conlleva a seleccionar cuidadosamente las técnicas experimentales de evaluación de tensiones residuales, la cantidad de tubos a ensayar y las variables a medir más adecuadas. En la parte del marco teórico de este trabajo se toman en cuenta algunos modelos teóricos predictivos de tensiones residuales y se postulan hipótesis sobre la influencia de los parámetros de fabricación en las tensiones residuales obtenidas. En cuanto a la parte experimental, primeramente se fabrican los tubos mediante la técnica del enrollamiento filamentario, variándose los parámetros en cada caso, y se curan los tubos en autoclave. Posteriormente, se realizan las mediciones con los tubos ya fabricados. Las tensiones residuales son medidas mediante el método del Corte (Split Method). También se realizan ensayos de resistencia mecánica (mediante ASTM D 2290) con el fin de obtener no solo los valores absolutos de las Tensiones Residuales, sino también su relevancia, es decir, cuanto afectan a la resistencia estructural en los tubos. Se realiza un análisis micrográfico para obtener los porcentajes de fibra, porcentajes de resina y vacíos (también denominados poros o cavidades). Finalmente, las hipótesis son contrastadas con modelos teóricos y los valores experimentales.Publicación Acceso Abierto Dinámica y conversión de energía en sistemas cuánticos forzados lentamente(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Terrén Alonso, Pablo G.; Arrachea, Liliana; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En esta tesis analizamos fenómenos de transporte a lo largo de dispositivos electrónicos pequeños en el régimen cuántico. Más específicamente, estudiamos sistemas cuánticos de pocos niveles desplazados del equilibrio por el efecto de fuerzas dependientes del tiempo y acoplados a uno o más reservorios macroscópicos mantenidos a diferentes temperaturas y posiblemente a diferentes potenciales químicos. El campo de estudio de este tipo de sistemas a veces se denomina “termodinámica cuántica” [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. El objetivo de este capítulo es proporcionar un breve mapa conceptual del contexto en el que se desarrolla este trabajo. Se presentan consideraciones generales sobre efectos de bombeo, máquinas térmicas cuánticas y su relación con conceptos geométricos. La termodinámica en sistemas cuánticos en la nanoescala ha sido un tema de investigación de rápido crecimiento en los últimos años, surgiendo en la intersección de la mecánica estadística, la nanociencia, la información cuántica, así como la física atómica y molecular. Un objetivo paradigmático en este campo es concebir y realizar máquinas térmicas en el dominio cuántico que, al igual que los ciclos termodinámicos clásicos, transformen calor en trabajo útil o utilicen trabajo para refrigerar [9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21]. El desarrollo de máquinas térmicas eficientes que operen en el régimen cuántico es, a su vez, de gran relevancia para las tecnologías cuánticas. Numerosas propuestas teóricas [22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32] han estimulado esfuerzos en diversas plataforma experimentales [33, 34, 35], incluyendo dispositivos de estado sólido [36, 37, 38, 39] y sistemas nanomecánicos [40, 41, 42, 43, 44], así como también en experimentos de átomos fríos y trampas de iones [45, 46, 47, 48, 49]. En este trabajo consideraremos una clase particular de máquinas térmicas: aquellas para las cuales los parámetros externos que controlan el estado microscópico de la sustancia de trabajo cambian lentamente en el tiempo. Como consecuencia, el estado interno del sistema será muy parecido al estado de equilibrio térmico. Esta condición resulta de gran utilidad para evaluar la dinámica de la energía y nos proporciona una interesante estructura geométrica de la que sacar provecho. A partir de los trabajos seminales de Aharonov y Bohm [50], así como de Berry [51], los efectos geométricos han atravesado muchas áreas de la física. En el transporte cuántico, distintas contribuciones de origen geométrico afectan las corrientes de carga y energía. Para una configuración típica que consta de un sistema cuántico central acoplado a reservorios macroscópicos, se demostró que la carga bombeada en un sistema accionado periódicamente tiene un origen geométrico [52, 53, 54, 55, 56, 57], similar a la fase de Berry [51]. Este efecto de transporte se puede expresar en términos de una integral de línea cerrada en el espacio de parámetro forzantes y es independiente de la presencia de una diferencia de potencial externo. Un enfoque similar se adoptó para analizar el transporte de calor en un sistema paramétrico de dos niveles débilmente acoplado a baños bosónicos [58]. La descripción geométrica de las fuerzas inducidas por parámetros externos [59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67] está estrechamente relacionada con estas ideas, incluyendo el magnetismo geométrico [68, 69] con la extensión de las funciones de respuesta geométrica a sistemas abiertos y discutiéndose en relación con el bombeo de pares de Cooper [70]. Los efectos disipativos son una característica fundamental de los procesos termodinámicos de tiempo finito. Hace algunas décadas se desarrolló un enfoque interesante que vincula la disipación con la geometría para sistemas macroscópicos forzados lentamente [71, 72, 73, 74,75]. Más recientemente, estas ideas se generalizaron al caso cuántico [76, 77, 78, 79], y en particular para sistemas acoplados a baños macroscópicos cerca del equilibrio [69, 80, 81] usando la teoría de respuesta lineal. Conceptos geométricos como la métrica termodinámica y la longitud termodinámica fueron introducidos recientemente como herramientas prometedoras para caracterizar la energía disipada y diseñar protocolos óptimos [miller2019dic, 82, 83, 84, 81, 86]. Este vasto volumen de investigación que vincula la geometría con el transporte sugiere naturalmente conexiones similares para las máquinas térmicas. En primer lugar, las máquinas térmicas requieren de variaciones periódicas de parámetros de control, por lo que es esperable que los efectos geométricos (en el sentido de Berry) desempeñen un papel importante. Por otro lado, la eficiencia con la que operan estos sistemas se reduce a causa de la disipación. En este caso, la geometría entra en la física a través de un concepto diferente: la longitud termodinámica. En los Capítulos 5 y 6, bajo suposiciones bastante generales, mostraremos que el funcionamiento de las máquinas térmicas cuánticas y la conversión subyacente de calor en trabajo está fundamentalmente ligado a tales efectos geométricos. Los mecanismos de conversión y disipación pueden ser respectivamente descriptos por diferentes componentes de un solo tensor geométrico térmico. Como se dijo anteriormente, la componente de conversión calor-trabajo se puede expresar en términos de una fase de tipo Berry, que tiene una curvatura de tipo Berry asociada [51] (ideas similares se pueden encontrar en Refs. [87, 88]). Además, es sabido que la disipación y la producción de entropía admiten una descripción geométrica en términos del concepto de longitud termodinámica [71, 72, 73, 74, 75, 89, 90, 91, 69, 92]. Este enfoque geométrico ha demostrado ser útil para optimizar procesos termodinámicos de tiempo finito (se pueden encontrar ejemplos en [83, 93, 94, 95] para sistemas clásicos y [96, 81, 97] para sistemas cuánticos), incluyendo el ciclo de Carnot de tiempo finito [86, 97] y motores forzados lentamente [98, 99, 100, 101, 102]. Sin embargo, estos ciclos se caracterizan por tener la sustancia de trabajo acoplada a un solo reservorio, o completamente desacoplada de los reservorios. En este trabajo generalizaremos esta definición de longitud y área en el espacio de parámetros para incluir máquinas que se mantienen acopladas a los reservorios a lo largo de todo el ciclo. Además, veremos que estos conceptos geométricos son muy útiles para buscar parametrizaciones óptimas. Un caso importante que abordamos en este trabajo es el circuito RC cuántico de la Sección 2.4, el cual está acoplado a un solo reservorio fermiónico. Tratada como una máquina adiabática, el efecto del forzado dependiente del tiempo se traduce en una acumulación de carga neta en el capacitor. En analogía con el efecto de bombeo, este último tiene una naturaleza geométrica. Además, la dinámica de la energía es totalmente disipativa y se puede caracterizar mediante el mismo concepto de longitud termodinámica. En el Capítulo 2 resumiremos y motivaremos los sistemas físicos específicos en los que aplicaremos los conceptos generales a desarrollar a lo largo de la tesis. Se trata esencialmente de bits cuánticos y puntos cuánticos, considerados en diferentes regímenes. El capítulo 3 está dedicado a la discusión de las herramientas y métodos teóricos que utilizamos para obtener los resultados de los modelos. Revisamos la formulación de la dinámica adiabática propuesta por Ref. [80], similar a la fórmula de Kubo, en este caso realizando una expansión en la velocidad de los parámetros forzantes. Incluimos una introducción general de ecuaciones maestras cuánticas aplicadas a sistemas débilmente acoplados como se desarrolla en Ref. [103]. También revisamos el método de funciones de Green de muchos cuerpos (en equilibrio) y la técnica de grupo de renormalización numérica (NRG) para el modelo de impurezas de Anderson. En el Capítulo 4 consideramos un punto cuántico forzado lentamente con interacción local de Coulomb, acoplado a un solo reservorio fermiónico a T = 0. Calculamos la dinámica adiabática de carga, el espín y la energía, considerando el sistema como una realización generalizada de un capacitor cuántico. Mostramos que la acumulación de carga fuera de equilibrio tiene una naturaleza geométrica y que la disipación tiene la forma de una ley de Joule instantánea. Esto último conduce a relaciones generalizadas de fluctuación-disipación. En el Capítulo 5 aplicamos los resultados de la dinámica adiabática para una clase particular (pero amplia) de Hamiltonianos. Aprovechamos la estructura matemática emergente de este enfoque para desarrollar un marco teórico general, útil para caracterizar las máquinas térmicas cuánticas en el régimen de forzado lento. Definimos el llamado tensor geométrico térmico y derivamos expresiones para caracterizar las cualidades importantes de los motores térmicos y refrigeradores (por ejemplo, conversión de calor en trabajo, disipación eficiencias) en términos de este tensor. También ejemplificamos los conceptos desarrollados a través de un ejemplo explícito: un punto cuántico forzado conectado a dos reservorios fermiónicos. En el Capítulo 6 retomamos algunos de los resultados obtenidos en el Capítulo 5 para abordar el problema de encontrar protocolos óptimos para una máquina térmica dada. La potencia de un motor térmico y la eficiencia de los modos operativos de motor y refrigerador se reducen a un problema isoperimétrico con métricas y curvaturas subyacentes no triviales. Ilustramos el procedimiento en un bit cuántico acoplado a dos reservorios, nuevamente operando como una máquina térmica mediante un protocolo adiabático. Finalmente, en el Capítulo 7 resumimos los resultados de la presente tesis y damos una perspectiva futura sobre cómo podría continuarse este trabajo.Publicación Acceso Abierto Estudio de las temperaturas de transformación α' → γ (martensita inducida por deformación - austenita) en aceros inoxidables(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Peláez, Pablo; Fava, Javier; Neyra, Miriam; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El fenómeno de endurecimiento por transformación de fase inducida por deformación es observado comúnmente en los aceros inoxidables de la serie AISI 300. El grado de endurecimiento está limitado por la estabilidad estructural del material. En este sentido, durante el trabajado en frío, los aceros inoxidables austeníticos con bajo contenido de níquel son propensos a sufrir el cambio de fase inducido por deformación de la fase austenita-γ (FCC) a la fase martensita-α′ (BCC o BCT). Por otro lado, mediante tratamientos térmicos (TT) que involucran calentamientos isotérmicos y/o calentamientos continuos, la fase austenita puede ser recuperada. El grado de la reversión está relacionado con la temperatura del TT por encima de la temperatura AS (temperatura a la cual la transformación de martensita a austenita comienza en un proceso de calentamiento). Se obtiene un 100 % de austenita cuando la temperatura del TT iguala a AF (temperatura de finalización de la austenización); el resultado depende también del tiempo del TT y de la deformación inicial En este trabajo se estudió la reversión de la martensita inducida por deformación a austenita en aceros inoxidables austeníticos AISI 304L, AISI 321 y un acero rico en Nb. Las muestras utilizadas fueron traccionadas hasta la rotura resultando en cantidades diferentes de martensita-α′ a lo largo de la probeta. La formación de martensita-α′ y su reversión a austenita- γ proporcionan una combinación de buenas propiedades mecánicas, como la conformabilidad y la resistencia. Es importante conocer las temperaturas de reversión de la α′ y las cantidades resultantes de cada fase (γ y α′). Para estudiar estos aspectos, se aplicaron técnicas de ciencias de materiales y métodos electromagnéticos no destructivos. Se realizaron mediciones de saturación magnética que permitieron cuantificar la martensita α′ y realizar dos curvas de calibración para evaluar el contenido de la fase α′: una a partir de mediciones con ferritoscopio y otra en función de las permeabilidades magnéticas. Luego, con la técnica de dilatometría se pudieron determinar las temperaturas de inicio y finalización de la reversión α′ → γ a través de tres métodos de detección de temperatura: el método offset, el método de la 2da derivada y un método capaz de llevar a cabo la deconvolucion de transformaciones superpuestas mediante el ajuste de curvas dilatométricas. Utilizando velocidades de calentamiento entre 2 y 100 °C/s, se obtuvieron diagramas reversión-temperatura-tiempo para los tres tipos de aceros traccionados. Estos diagramas permitieron observar la evolución de los mecanismos de reversión de la martensita-α′, desde su superposición a velocidades de calentamiento bajas hasta su posterior separación a velocidades por encima de los 10 °C/s.Publicación Acceso Abierto Estudio teórico y experimental del proceso de temple(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Salles, Christian; Passarella, Diego; Ranalli, Juan Manuel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En el presente trabajo se estudió el proceso de temple de aceros. Este proceso es utilizado en la industria para lograr propiedades finales en piezas templadas, por lo que un óptimo temple será aquel que logre generar una combinación de fases metalúrgicas que dé lugar a las deseadas propiedades mecánicas, minimizando distorsiones y eliminando fisuraciones. En el modelado del proceso de temple de aceros se combinan tres físicas distintas: (i) fenómenos de transferencia de calor, (ii) transformaciones metalúrgicas, y (iii) deformaciones inducidas. Este trabajo se enfocó en el desarrollo de un modelo numérico que contempla los dos primeros campos (térmico y metalúrgico) y su acoplamiento. Como punto de partida para el desarrollo del modelo numérico, se realizaron ensayos de temple instrumentados en probetas cilíndricas (de 1” y 1⁄2” de diámetro) de dos aceros distintos: SAE 1045 y SAE 4140. De esta forma se registraron los valores de temperatura en el centro de las probetas al realizar los temples desde 850°C en aceite de temple a 100°C sin agitación. Esta información es post-procesada (esquema de filtrado basado en el método de difusión no lineal) para obtener las curvas de velocidad de enfriamiento (dT/dt, T), las cuales se utilizaron como punto de partida para el desarrollo del modelo numérico. Por otro lado, las probetas ensayadas fueron caracterizadas metalográficamente (microscopía óptica y mediciones de microdureza) con el fin de comparar las durezas y la proporción de microconstituyentes obtenidos experimentalmente con los predichos por el modelo numérico. El cálculo térmico se realizó considerando una simplificación 1-D axisimétrica de las probetas, y a partir del dato de las temperaturas en el centro de la probeta, se calcula un coeficiente de transferencia térmica inicial (h0). Sin embargo, como este es un parámetro de la superficie de la probeta, calculado con temperaturas en el centro de la misma, se desarrolló una función de ajuste que permite obtener un hf que logra copiar la historia térmica de la probeta. Una vez resuelta la evolución térmica de las barras en todos los puntos de su radio, se desarrolló el modelo metalúrgico. El mismo se basó en la ecuación de Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) para las transformaciones por difusión, y Koistinen y Marburger para la displasiva. A su vez, fue posible utilizar diagramas temperatura tiempo transformación (TTT) para enfriamientos continuos a través de la incorporación del tiempo de inicio de transformación ficticio, calculado por la regla de adición de Scheil. En función de los resultados de microestructuras y durezas obtenidas, fue necesario realizar una pequeña modificación en los tiempos de los diagramas TTT, lo cual es razonablemente atribuible a los efectos de tamaño de grano, segregaciones, etc. que afectan los tiempos de inicio y fin de las transformaciones. Para el cálculo de las durezas se implementaron las ecuaciones de Mayner. Al comparar los resultados del modelo numérico con los experimentales, se observó un buen ajuste entre ambos. Particularmente las durezas mostraban una desviación en general menor al 10%, y en todos los casos menores al 15%, con resultados excepcionalmente buenos para las barras de menor diámetro (1⁄2”): errores promedio de tan solo 4% y 5%. Con respecto a los microconstituyentes también hay en la mayoría de los casos buen ajuste con respecto a sus proporciones, salvo en una condición (SAE 4140 y 1” de diámetro). Se analizan en detalles algunas limitaciones del modelo (bainita en muestra de SAE 1045 y martensita disminuyendo hacia la superficie) y se proponen trabajos a futuro para resolver las mismas (incorporación de calores de transformaciones, mediciones de temperaturas en otros puntos, ensayos de caracterización más precisos, entre otros).