Presentación 



Nombre del Grupo: Metalurgia Física y Teoría de
Transiciones de Fase (GrupLAC) Director: Jesús Anselmo Tabares
Código COLCIENCIAS: COL0006447
Categoría COLCIENCIAS:  A (Clasificación 2015)




Historia

En febrero de 1986 el profesor Germán A. Pérez Alcázar regresa a la Universidad del Valle luego de realizar sus estudios doctorales en Belo Horizonte, Brasil. Gracias a este hecho se estableció una fuerte colaboración con el Prof. Álvaro Morales director del grupo UIM (Unidad de Investigaciones Metalúrgicas) del Departamento de Materiales de UniValle, para caracterizar uniones soldadas, y con dos grupos de la Universidad Federal de Minas Gerais (Belo Horizonte): el Grupo de Mecánica Estadística del Prof. Joao A. Plascak y el Grupo Mössbauer del Prof. Eustaquio Galvão da Silva. Simultáneamente se vinculan a esta línea de investigación los profesores Jesús Tabares y Alberto Bohórquez y formalmente se da inicio al Grupo de Investigación en Metalurgia Física y Teoría de Transiciones de Fase en 1990. En 1992 Colciencias y UniValle aprueban un proyecto de investigación que permite adquirir un espectrómetro Mössbauer, un horno a arco y un computador y se inicia la colaboración con el grupo Mössbauer del Instituto Rocasolano del CSIC, Madrid, del Prof. José Ramón Gancedo.

Desde su nacimiento hasta el presente el grupo ha ido creando nuevos vínculos con grupos de investigación nacional e internacional, se han desarrollado convenios con grupos de Brasil, Argentina, Panamá, España, Francia, Alemania y Estado Unidos; a nivel nacional el grupo desarrolla proyectos con la Universidad pedagógica de Tunja, la Universidad del Tolima y la Universidad de Antioquia, entre otros.


Contexto

A lo largo del tiempo, el grupo ha investigado en diferentes tópicos de las ciencias, algunos de estos estudios han sido en: magnetismo (tanto teórica como experimentalmente), estudios metalúrgicos de corrosión y dureza, y estudios de suelos y de contenidos de carbono en ellos.  Para estos estudios se han usado diferentes técnicas de preparación de muestras y para la caracterización se ha utilizado la espectrometría Mössbauer como herramienta principal para estudiar los diferentes sistemas. Desde su inicio, la modelación teórica ha estado presente para tratar de explicar los resultados experimentales, desde modelos estadísticos basados en la Desigualdad de Bogoliubov, pasando por Grupos de Renormalización Campo Medio, hasta simulaciones computacionales por método de Monte Carlo.

Actualmente, en el GMFT se busca el avance del conocimiento fundamental en materiales magnéticos nanocristalinos producidos por aleamiento mecánico, prestando especial atención al efecto que produce el desorden (propio de este método de preparación) en las propiedades magnéticas de aleaciones metálicas o intermetálicas. Para dilucidar estos efectos el GMFT hace uso de la espectrometría Mössbauer y la difracción de rayos X, para caracterizar magnética y estructuralmente los sistemas bajo estudio.

A continuación presentamos una breve enumeración de los estudios que se han realizado y se están realizando:

Magnetismo:

a)      Se han obtenido diagramas de fase magnéticos teóricos y experimentales de diferentes aleaciones como por ejemplo Fe-Al, Fe-Mn-Al y otras. De los estudios obtenidos se ha logrado verificar fases como las ferromagnéticas, antiferromagneticos, vidrio de espín y superparamagnticas.

b)      Teóricamente, a partir de modelos estadísticos se han obtenido diagramas de fase de diferentes sistemas y por simulaciones Montecarlo se ha obtenido propiedades magnéticas como la susceptibidad, la magnetización como función de la temperatura.

c)      El GMTF ha estudiado materiales tanto magnéticamente duros como magnéticamente blandos; en la actualidad, el grupo se ha concentrado en realizar estudios sobre imanes permanentes como parte del proyecto europeo INAPEM (proyecto del Programa Marco de la UE “Horizonte 2020”).

d)     Recientemente el grupo incursionó en estudios de espintrónica, específicamente en semiconductores magnéticos dopados.

Suelos:

a)      Se han realizado investigaciones para descubrir oro oculto y también estudios de carbones.

Metalurgia Física:

a)      A lo largo de muchos años se han realizado estudios de resistencias mecánicas y resistencia a la corrosión de diferentes aceros, gracias a estos estudios se logró desarrollar un nuevo acero Fermanal que puede ser usado en las cuchillas de las máquinas cosechadoras de caña, con ventajas notables sobre otros aceros.

b)      En el campo de las telecomunicaciones, se ha comenzado una investigación para desarrollar una aleación de aluminio que sirva como conductor eléctrico y sea utilizable en los cables umbilicales que se emplean para comunicaciones.

Objetivos
  • Mejorar las propiedades magnéticas de sistemas magnéticos blandos y duros.
  • Mejorar las propiedades de la corrosión, mecánicas, y eléctricas de diferentes aceros para aplicaciones industriales.
  • Investigar sobre imanes permanentes de alta energía.
  • Permanecer en las redes internacionales de investigaciones y seguir en contactos con grupos internacionales para desarrollar proyectos en conjunto.
  • Tener vínculos cercanos con grupos de investigación colombianos, y colaborar con los grupos emergentes en espectroscopia Mössbauer.

Propositos de la investigación

  • Alcanzar el conocimiento fundamental en materiales magnéticos nanoparticulados producidos por aleamiento mecánico; especialmente el efecto del desorden en las propiedades magnéticas de aleaciones metálicas o intermetálicas.
  • Desde el punto de vista de la investigación en ciencia básica, existen preguntas fundamentales que aún permanecen sin respuesta, nos interesan aquellas que surgen al relacionar las modificaciones inducidas por forma y por tamaño finito con el comportamiento magnético.
  • En la actualidad se ha visto que los efectos de tamaño finito pueden ser empleados para nuevas aplicaciones magnéticas.
  • Obtener un imán permanente libre de tierras raras, o con las más bajas concentraciones posibles de ellas.
  • Contribuir con la industria a mejorar propiedades de materiales metalúrgicos que utilizan en sus respectivas producciones.

Metas

  • Realizar un estudio sistemático del efecto de la sustitución de α-Fe por la aleación Fe-Si, en las propiedades magnéticas, estructurales, mecánicas y de resistencia a la oxidación de aleaciones tipo Nd-Fe-B.
  • Dar inicio a la colaboración científica con los grupos de Materia Condensada y Magnetismo de la Comunidad Europea enmarcados dentro del proyecto INAPEM.
  • Estudiar el comportamiento magnético de aleaciones diluidas de ZnO-Fe producidas por aleamiento mecánico y sol-gel.
  • Realizar simulaciones Monte Carlo de estos sistemas para el estudio de sus propiedades magnéticas, y modelarlos usando los métodos de la desigualdad de Bogoliubov y de los Grupos de Renormalización Campo Medio aplicados a los modelos de Ising y Heisenberg para obtener las propiedades magnéticas y críticas de los sistemas propuestos. Comparar estos cálculos con los resultados experimentales.

Convenios y Colaboraciones

Nacionales

  • Colaboración con Universidad del Tolima-Ibagué.
  • Colaboración con UPTC-Tunja.
  • Participación CENM (Centro de Nuevos Materiales) - Univalle

Convenios con empresas colombianas:

  • Cables de energía de telecomunicaciones, CENTELSA
  • Nuevo acero fermanal para aplicar en cuchillas que forman la caña, con HERCULES.

Internacionales

  • Jean Marc Greneche, Universidad de Le Mans, Francia
  • Jesús María Gonzales, Instituto de Materiales, CSIC, España
  • Joao Plascak, Universidad de Minas Gerais Belo Horizonte, Brasil
  • José F. Marco Sanz, CSIC, España
  • Juan Jaén, Universidad de Panamá, Panamá
  • Roberto Mercader, Universidad de La Plata, Argentina.
  • Convenio INAPEM, Comunidad Europea horizon 20/20 con grupos de España, Alemania, Grecia y Estados Unidos

Formación del recurso humano

  • Título de Doctor         24
  • Maestría en Física        9
  • Pregrado en Física      45
  • Joven Investigador       2