Diseño, síntesis y caracterización de vidrios metálicos en volumen

Abstract

The present research thesis focuses on the theoretical and experimental fundamentals, which are related to the design, obtaining and characterization of metallic glasses. Chapter I is an introduction about the design of metallic glasses and their properties; it also contains some relevant thermal parameters to the description of glass forming ability (GFA). Chapter II corresponds to the literature review, which includes several concepts and theoretical models related to the phenomenon of vitreous formation and those of empirical criteria that have been developed and proposed by other researchers. It also includes information about the techniques of obtaining and characterizing metallic glasses. Chapter III is related to the experimental procedure carried out to obtain bulk metallic glasses and the experimental techniques used for the characterizing them. Chapter IV contains information related to the validation of a database called Vitrium [1], which was developed by Figueroa and Fonseca [1,2], in order to facilitate the design of the metallic glasses in binary, ternary and quaternary alloy systems. Vitrium database is based on the dense packed cluster model and the fragility index [3-6]; also contains information on the atomic radius and elastic properties of the chemical elements, which are commonly used in the synthesis of the metallic glasses. Vitrium database allows the calculation of chemical compositions, packing efficiency and elastic properties of potential alloys with high glass forming ability. The results shown in this chapter are those obtained by Fonseca [2] and the results of the present investigation, which are related to the obtaining and structural characterization of three new vitreous alloys of the quaternary system.

El presente trabajo de investigación trata acerca de los fundamentos teóricos y experimentales, los cuales están relacionados para el diseño, obtención y caracterización de los vidrios metálicos. El capítulo I es una introducción acerca del diseño de vidrios metálicos y sus propiedades; también contiene algunos parámetros térmicos relevantes para la descripción de la habilidad de formación vítrea. El capítulo II corresponde a la revisión bibliográfica, la cual incluye varios conceptos y modelos teóricos relacionados al fenómeno de formación vítrea y aquellos criterios empíricos que han sido desarrollados y propuestos por otros investigadores. También incluye información acerca de las técnicas de obtención y caracterización de vidrios metálicos. El capítulo III es relativo al procedimiento experimental llevado acabo para la obtención de vidrios metálicos en volumen y las técnicas experimentales empleadas para la caracterización de los mismos. El capítulo IV contiene información relacionada a validación de una base de datos denominada Vitrium [1], que fue desarrollada por Figueroa y Fonseca [1,2], con la finalidad de facilitar el diseño de los vidrios metálicos en sistemas de aleación binarios, ternarios y cuaternarios. La base de datos Vitrium está fundamentada en el modelo de empaquetamiento denso de cúmulos e índice de fragilidad [3-6]; también contiene información sobre el radio atómico y propiedades elásticas de los elementos químicos, mismos que son comúnmente usados en la síntesis de vidrios metálicos. La base de datos Vitrium permite el cálculo de composiciones químicas, eficiencia de empaquetamiento y propiedades elásticas, de aleaciones potenciales con alta habilidad de formación de vítrea. Los resultados mostrados en este capítulo, son los obtenidos por Fonseca [2] y los resultados de la presente investigación, los cuales son relativos a la obtención y caracterización estructural de tres nuevas aleaciones vítreas del sistema cuaternario.