Comportamiento mecánico de discos en verde de mullita preparados por consolidación con distintos almidones

M. H. TALOU; A. G. TOMBA M.; M. A. CAMERUCCI

Congreso; IBEROMET XI - X CONAMET/SAM; 2010

En este trabajo se estudió el comportamiento mecánico de discos porosos en verde de mullita obtenidos por consolidación térmica de suspensiones acuosas del material en polvo con almidones de papa y mandioca, los cuales actúan como agentes consolidantes/ligantes de las partículas cerámicas. Con el objetivo de desarrollar microestructuras en verde homogéneas se incorporó al procesamiento convencional el pre-gelado de la suspensión. Este proceso fue propuesto para: a) incrementar la viscosidad de la suspensión de mullita/almidón y, consecuentemente, minimizar la segregación de los sólidos, y b) disminuir el tiempo necesario para lograr que la temperatura sea uniforme en el volumen de suspensión, minimizando así los gradientes térmicos en el cuerpo, los cuales pueden producir inhomogeneidades y defectos por contracción diferencial.Se trabajó con un polvo de mullita comercial (Baikalox MULSM, Baikowski) con D50=1,5 mm; Se=13,5 m2/g; δpic=3,35 g/cm3 y nivel de impurezas < 1%, y almidones comerciales de mandioca y papa (Avebe S.A.) con D50=13,3 y 48 μm; δpic=1,49 y 1,47 g/cm3, y contenido de humedad de 11,5 y 14,4 % en peso, respectivamente.Se prepararon suspensiones (40 %vol; 0,45 % en peso de Dolapix CE-64) de mullita (75 %vol)/almidón (25 %vol) por mezclado y homogeneización en molino de bolas, 6h. Se obtuvieron discos por consolidación térmica a 70 y 80 °C, 2h de suspensiones de mullita con almidón de mandioca y de papa pre-geladas a 55-60 °C y secado a 40 °C, 24h. Los discos en verde (espesor/diámetro £ 0,25 para asegurar un estado plano de esfuerzos) se caracterizaron por medidas de porosidad (50-55%) y análisis microestructural por SEM/EDAX (Figura 1).La evaluación mecánica se realizó en compresión diametral (Instron-8501). En esta configuración, una carga compresiva uniaxial se aplica diametralmente sobre la probeta hasta alcanzar la fractura. Los ensayos se realizaron en control por desplazamiento a 0,1 mm /min sobre un número estadístico de probetas. A partir de las curvas experimentales carga-desplazamiento se obtuvo la relación esfuerzo-deformación y se determinaron: resistencia mecánica, módulo de Young y límite elástico. Se evaluaron los patrones de fractura y el análisis fractográfico se realizó por SEM. Los resultados obtenidos se analizaron en función de las microestructuras en verde desarrolladas. El comportamiento de los almidones en suspensión acuosa a temperatura y las propiedades de los geles desarrollados  fueron considerados en el análisis de los resultados. Por otro lado, con fines comparativos, se evaluaron las propiedades mecánicas de discos en verde de mullita sin almidón obtenidos por calcinación a 650 °C, 2h.