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

SOFIA GOMEZ; NICOLAS M. RENDTORFF; CARMEN BAUDIN; AGLIETTI, ESTEBAN F.; GUSTAVO SUAREZ

Jornada; JONICER 2017; 2017

La nanoindentación se presenta como un ensayo novedoso 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 indentador cuando 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 de Oliver y Pharr. Este modelo se basa en cálculos analíticos que sirven para determinar la dureza en función de la superficie de contacto entre la muestra y el indentador; y el módulo de elasticidad a partir de la pendiente 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 como refuerzo de materiales. En el caso de los materiales cerámicos, la incorporación de NTC se lleva a cabo con el propósito de mejorar las propiedades mecánicas de estos materiales. Sin embargo en la práctica, se han encontrado varios estudios en los que la incorporación de los NTC a la matriz cerámica genera una mejora leve, y hasta 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 la dureza y el 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 (8YZ-NTC130). Para ello se hizo un tratamiento previo con H2SO4/HNO3 a los NTC y posteriormente se los lavó hasta obtener una suspensión de los mismos de pH≈4. Por otro lado se preparó una suspensión acuosa de 8YZ que también se llevó a pH≈4 utilizando HCl. Los compositos fueron procesados por heterocoagulación a pH≈4. Luego se dejó secar el composito hasta obtener un polvo. Los polvos de 8YZ y 8YZ-NTC130 fueron sinterizados a 1300°C por Spark Plasma Sintering (SPS). El ensayo de nanoindentación 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 carga-desplazamiento característica. A partir de esta curva se extrajeron los valores de módulo de elasticidad y dureza mediante el método de Oliver y Pharr. Los resultados se muestran en la tabla. Se puede observar que al aumentar la carga de la indentación Hv disminuye y E aumenta para los dos materiales estudiados. La disminución de la dureza en función de la carga aplicada se debe al incremento en el tamaño de la indentación [4]. Estas variaciones son leves. Por otra parte se observa una disminución en el valor de Hv luego de la incorporación de NTC. El módulo de elasticidad en cambio, es mayor en los materiales que contienen NTC.