CHOQUE TÉRMICO DE MATERIALES CERÁMICOS BASADOS EN TITANATO DE ALUMINIO (Al2TIO5)

VIOLINI, MARÍA AGUSTINA; RENDTORFF, NICOLAS M.

Mar del Plata

Congreso; 20º Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET 2022; 2022

INTEMA

El titanato de aluminio (Al TiO , “AT”) es un material refractario con muy alta resistencia al 2 5choque térmico, alta refractariedad y buena resistencia a la corrosión. Además, presenta muy baja conductividad térmica y alto punto de fusión (1860°C aproximadamente). Sin embargo, como desventajas, el Al TiO presenta una baja resistencia mecánica y se descompone en alúmina 2 5(Al O ) y titania (TiO ) entre aproximadamente 750 y 1280 °C. Estas desventajas limitan las 2 3 2aplicaciones del Al TiO puro, motivo por el cual se suele estabilizar con aditivos que también 2 5pueden contribuir a mejorar sus propiedades mecánicas, o se recurre a desarrollar compostios con fases adicionales. [1,2,3] En estudios previos, hemos desarrollado y caracterizado una familia de materiales a base de Al TiO , por reacción sinterización de polvos de Al O y TiO , utilizando 2 5 2 3 2polvos finos de zircón (ZrSiO , “Z”) como aditivo en la mezcla inicial. Los materiales obtenidos 4presentaron muy baja dilatación térmica y comportamientos mecánicos a temperatura ambiente y alta temperatura que sugieren que serían capaces de soportar tensiones térmicas [4,5]. Por lo tanto, estos materiales pueden considerarse posibles candidatos para aplicaciones en condiciones termomecánicas severas y resulta indispensable el estudio de su comportamiento frente al choque térmico, que es el objetivo del presente trabajo. Los materiales se prepararon por reacción sinterización de polvos de Al O y TiO en cantidades equimolares, con agregados de diferentes 2 3 2porcentajes en peso de ZrSiO : 5, 15 y 30 %. Los polvos de partida se mezclaron en molino 4planetario y luego se conformaron piezas prismáticas y cilíndricas por prensado uniaxial. Las mismas se sinterizaron a 1500 °C durante 2 horas en horno eléctrico. El comportamiento frente al choque térmico se evaluó mediante un ensayo tipo quenching en agua, seguido de diferentes caracterizaciones. En cada ciclo de choque térmico las muestras se calentaron en un horno eléctrico a una velocidad de 10 °C/min hasta llegar a 950 °C. Luego de 30 minutos de permanencia a dicha temperatura, se retiraron del horno y se colocaron inmediatamente en un baño de agua a temperatura ambiente (20 °C), con suficiente cantidad de agua como para poder considerar despreciable su variación de temperatura al introducir las muestras calientes. Luego de 15 minutos se retiraron del baño de agua y se secaron en estufa a 110 °C. Este ciclo se repitió 10 veces para analizar la fatiga térmica generada por la repetición del ciclo. A fin de analizar la evolución del daño estructural generado por el choque térmico, al finalizar cada ciclo se midió el módulo de elasticidad dinámico (Ed) mediante le técnica de excitación por impulso. Los resultados de dichos ensayos se muestran en la Imagen 1. Se tomaron imágenes SEM de las muestras luego de 1 y 10 ciclos de choque térmico y se evaluó la resistencia máxima a la compresión diametral luego de 5 y 10 ciclos. Además, se realizaron ensayos de porosimetría por intrusión de mercurio luego de los ciclos número 1, 6 y 10.