NANOINDENTACIÓN EN MATERIALES DE ZIRCONIA Y COMPOSITOS DE ZIRCONIA/1%NTC

N. RENDTORFF; G. SUAREZ; S. GOMEZ; E. AGLIETTI; C. BAUDIN

Mar del Plata

Jornada; 3ras Jornadas Nacionales de Investigacion Cerámica [3 JONICER ]; 2017

INTEMA

La nanoindentación es un ensayo que permite medir la dureza y el módulo de elasticidad de un material.Esta técnica permite registrar de forma continua del desplazamiento (h) que experimenta un indentadorcuando penetra un material, en función de la carga (P) aplicada [1].Uno de los métodos de análisis más utilizados para el análisis de las curvas carga-penetración es el deOliver y Pharr. Este modelo se basa en cálculos analíticos que sirven para determinar la dureza en funciónde la superficie de contacto entre la muestra y el indentador; y el módulo de elasticidad a partir de lapendiente de descarga y del área de contacto entre el indentador y la muestra [2,3].Desde su descubrimiento, los nanotubos de carbono (NTC) se presentaron como una alternativa comorefuerzo de materiales. En el caso de los materiales cerámicos, la incorporación de NTC se lleva a cabo conel propósito de mejorar las propiedades mecánicas de estos materiales. Sin embargo en la práctica, se hanencontrado varios estudios en los que la incorporación de los NTC a la matriz cerámica genera una mejoraleve, e incluso se observaron desmejoras en las propiedades mecánicas después de la adición de NTC [4].En este trabajo se estudia el efecto de la incorporación de 1% en peso de NTC en una matriz de zirconiacúbica, a partir de la medida de dureza y módulo de elasticidad, mediante un ensayo de nanoindentación.Se procesaron materiales de zirconia cúbica dopada con ytria (8YZ) y compositos de 8YZ conteniendo 1%p/p (≈3 %vol) de NTC previamente tratados con una mezcla de H2SO4 y HNO3 a 130°C (8YZ-NTC130). Lospolvos de 8YZ y 8YZ-NTC130 fueron sinterizados a 1300°C por Spark Plasma Sintering (SPS). El ensayo denanoindentación se llevó a cabo en los dos materiales utilizando una carga de 5 y 10 N. Durante el mismo,se registró en forma continua la carga y el desplazamiento sobre el indentador, obteniendo la curva cargadesplazamientocaracterística. A partir de esta curva se extrajeron los valores de módulo de elasticidad ydureza mediante el método de Oliver y Pharr.Los resultados se muestran en la tabla. Se puedeobservar que al aumentar la carga de la indentación Hvdisminuye y E aumenta para los dos materialesestudiados. La disminución de Hv en función de la cargaaplicada se debe al incremento en el tamaño de laindentación, comportamiento previamente reportadopor Nix et al. [5]. Estas variaciones son leves. Por otraparte se observa una disminución en el valor de Hv luego de la incorporación de NTC. El módulo deelasticidad en cambio, es mayor en los materiales que contienen NTC.