PROPIEDADES MECÁNICAS A ELEVADAS TEMPERATURAS DE CERÁMICOS BASADOS EN TITANATO DE ALUMINIO

A. VIOLINI; M.F. HERNANDEZ; S. GASS; A. TOMBA MARTINEZ; N. RENDTORFF

Rosario

Jornada; 4º Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica 4º-JONICER; 2019

IFIR-ATAC

El titanato de aluminio (Al2TiO5, AT) es un material cerámico que puede obtenerse por reacciónsinterizaciónde alúmina (Al2O3, A) y titania (TiO2, T). Debido a su anisotropía en la expansión térmica,durante el enfriamiento se generan tensiones que introducen microgrietas en la microestructura. Durantelos siguientes ciclos de calentamiento, el material se expande ocupando el espacio libre en estasmicrogrietas, cerrándolas y minimizando la dilatación macroscópica de la pieza. Por esto, y teniendo encuenta que el AT presenta aplicaciones en la industria del aluminio fundido (temperaturas > 500 °C), resultamuy interesante estudiar su comportamiento mecánico a elevadas temperaturas.El objetivo del presente trabajo es preparar una familia de materiales basados en AT con distintasproporciones de zircón (ZrSiO4, Z) en la mezcla inicial como aditivo estabilizante de la fase AT, y evaluar suspropiedades mecánicas a diferentes temperaturas. Esta familia de materiales ha sido previamentecaracterizada y se ha estudiado su comportamiento térmico, determinando que presentan coeficientes deexpansión térmica muy bajos e, incluso, negativo (ATZ5). Los resultados de dicho trabajo alientan laexploración de posibles aplicaciones de estos materiales en condiciones termo-mecánicas severas.Se prepararon tres materiales a partir de una mezcla equimolar de polvos comerciales de A y T, a la cual seagregaron distintos contenidos de Z: 5, 15 y 30 % p/p. Una vez secas, las mezclas se molieron, se tamizarony se conformaron piezas cilíndricas (diámetro: 10 mm; espesor: 3 mm) por prensado uniaxial, que sesinterizaron a 1500 °C durante 2h.Para estudiar el comportamiento mecánico se llevaron acabo ensayos de compresión diametral a temperaturaambiente, 400 °C y 800 °C, en una máquina INSTRON servohidráulica(modelo 8501). Se utilizó una velocidad dedesplazamiento de 0,1 mm/min, hasta la rotura del disco. Apartir de las curvas tensión ()-deformación, sedeterminaron el módulo de elasticidad aparente (E) y latensión máxima (σF), considerada como la resistencia a lafractura del material. Se observó una proporcionalidaddirecta de E con la temperatura (T) y con el contenido dezircón ([Z]). Este comportamiento se ajustó a una función deltipo E=a+bT+c[Z], que permite estimar valores encondiciones distintas a las evaluadas experimentalmente. Elparámetro σF también aumentó con el contenido de zircón ycon la temperatura, excepto para el material ATZ30 (Figura 1).Los resultados obtenidos confirman que el comportamiento termo-mecánico de la familia de materialesestudiada los posiciona como excelentes candidatos para su uso estructural hasta 800°C.