COMPORTAMIENTO DILATOMÉTRICO y PROPIEDADES MECÁNICAS DE CERÁMICOS DE TITANATO DE ALUMINIO (Al2TiO5) ESTABILIZADOS CON ZIRCÓN.

ANDREA DOMMA; M.S. CONCONNI; MATIAS GAUNA; SUAREZ GUSTAVO; ESTEBAN F. AGLIETTI; NICOLAS M. RENDTORFF

Jornada; 1ras JONICER-Jornadas Nacionales de Investigación en Cerámica; 2015

El titanato de aluminio (Al2TiO5), es un material refractario con muy alta resistencia al choque térmico, alta refractariedad y buena resistencia a la corrosión. Además, la muy baja conductividad térmica y alto punto de fusión (≈1860ºC) de este material lo tornan atractivo para aplicaciones refractarias en la industria metalúrgica no ferrosa, automotriz, etc. El Al2TiO5 presenta un coeficiente de expansión térmica bajo (menor al de la sílice fundida) pero con una marcada anisotropía la cual dificulta la sinterización y resulta en un comportamiento tipo histéresis. El zircón (incompatible con el Al2TiO5) podría ser un aditivo de sinterización debido a la reacciones a elevadas temperaturas del sistema Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2. Mezclas equimolares de Alúmina (Al2O3) y Titania (TiO2) con una adición de 5% p/p de zircón (ZrSiO4) fueron colados en moldes de yeso a partir de una dispersión estable de 50% de solido a pH 9,0 y 0,3% de dispersante a base de poliacrilato de amonio. Luego de secas, fueron sinterizadas a 1500°C por 2 horas con una velocidad de calentamiento y enfriamiento de 10 °C/min. Se evaluaron las propiedades texturales mediante el método de Arquímedes y las fases cristalinas resultantes en base a la difracción de rayos X (figura), observándose la conversión casi completa y la presencia de pequeñas cantidades de: Alúmina residual (Al2O3), zirconato de titanio (ZrTiO4) y mullita (3Al2O3.2SiO2). Luego se evaluaron la resistencia mecánica a la flexión (3 puntos) y el módulo de elasticidad dinámico (excitación por impulso) en probetas prismáticas de 3x4x40 mm3. Por último se evaluó el comportamiento dilatométrico reversible del material elaborado en el ciclo 25-1400-300°C, con forma de histéresis y la microestructura mediante la microscopía electrónica de barrido. Se obtuvieron y caracterizaron cerámicos de titanato de aluminio con interesantes propiedades (D= 2,72 gr/cm3; P=25%; σf=100 MPa, E=150 GPa; con granos sinterizados parcialmente y de dimensión micrónica), que comprobaron la ruta propuesta. En especial el bajo coeficiente de dilatación por debajo de 800ºC (entre -0,5 y 0,2 10-6 ºC-1) permite predecir el buen comportamiento termomecánico del materia en este rango de temperaturas en solicitaciones tecnológicas.