COMPOSITOS CERÁMICO DE MULLITA-ZIRCONIA-TITANATO DE ZIRCONIO POR REACCIÓN SINTERIZACIÓN

NICOLAS M. RENDTORFF; SOFIA GOMEZ; MATIAS GAUNA; SUAREZ GUSTAVO; ESTEBAN F. AGLIETTI

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

Los compositos tienen actualmente un enorme desarrollo industrial y tecnológico, ya que amplían la capacidad de diseño de nuevas y mejores propiedades y comportamientos de los materiales. Los materiales del sistema ZrO2-SiO2-Al2O3-TiO2 (ZSAT) presentan aplicación en la industria de elevadas temperaturas debido a sus propiedades químicas y alta refractariedad. La reacción sinterización suele ser una ruta de procesamiento de estos materiales, ya que en la misma se logra la densificación acompañada de las reacciones químicas en estado sólido debido a la incompatibilidad de los reactivos. En el presente trabajo se estudia el efecto de la temperatura de sinterización (1300-1500°C) en una mezcla estequiométrica de polvos (D50 entre 1 y 3μm) conformadas por colado en moldes de yeso de dispersiones (70% sólido; dispersante basado en poliacrilato y pH 9), correspondiente a la siguiente reacción de tres fases a tres fases: 2ZrSiO4+3Al2O3+TiO2 → ZrTiO4+3Al2O3.2SiO2+m-ZrO2Se estableció la evolución de la sinterización en función de la temperatura del programa de sinterización. Luego se estableció la evolución de las reacciones químicas en estado sólido en función de la misma variable de procesamiento mediante el refinamiento de Rietveld de los patrones de difracción de rayos X. A 1400ºC se formó titanato de aluminio (Al2TiO5) como intermediario de las reacciones. A mayores temperaturas se observaron titanato de zirconio (ZrTiO4), mullita (3Al2O3.2SiO2) y zirconia monoclínica (m-ZrO2), como fases mayoritarias acompañadas por pequeñas cantidades de los polvos de partida. Se logró un alto grado de sinterización y conversión en los cerámicos elaborados a 1500ºC con 2 horas de meseta. Luego se caracterizó la microestructura de los compositos encontránd se una distribución homogénea de partículas de dimensión similar a los reactivos. Se obtuvieron materiales con buenas propiedades mecánicas (Hv: 8,8 GPa y KIC: ≈10 MPa.m-1/2) estas se correlacionaron con la sinterización y la conversión. Por último, cabe destacar que se logró una distribución homogénea de partículas de zirconia monoclínicas embebidas en una matriz cerámica, es sabido que esta configuración presenta algunos mecanismos de refuerzo que mejoran la el comportamiento mecánico y termo-mecánico de los respectivos materiales cerámicos.