“Comportamiento mecánico de materiales cerámicos estructurales”

A. G. TOMBA M; M. A. CAMERUCCI; A. L. CAVALIERI

Taller; Primer Taller Nacional sobre Propiedades Mecánicas PropMec05; 2005

En los últimos años, debido a la creciente demanda de materiales cerámicos para aplicaciones estructurales, se han intensificado los estudios de diseño de microestructuras a través del control de los procesamientos de materiales que satisfagan los rigurosos requerimientos en servicio (altas temperaturas, atmósferas y cargas mecánicas). En la investigación del comportamiento mecánico, la mayoría de los trabajos se han centrado en el estudio a temperatura ambiente ya que su evaluación a alta temperatura constituye un problema adicional a las complicaciones experimentales inherentes a los ensayos mecánicos de materiales frágiles. Se suman varios factores asociados al equipamiento requerido para aplicación de cargas a alta temperatura y en atmósferas controladas y a la variabilidad en los resultados, propia del ensayo y originada en la inhomogeneidad del material y en la dispersión entre probetas. Se presentan resultados de resistencia mecánica σF [MPa], deformación bajo carga ΔL/L0 [%], resistencia a la propagación de fisuras KIC [MPam1/2] y dureza H [GPa] de materiales cerámicos estructurales. Los materiales estudiados fueron cerámicos oxídicos avanzados densos (alúmina, cordierita, mullita) o porosos (cordierita) y refractarios conformados (sílice, alúmina/carburo de silicio, alúmina/sílice) o monolíticos (liga silicato o aluminato cálcico, periclasa/dolomita). Se realizaron ensayos a temperatura ambiente y a alta temperatura (hasta 1450 °C), empleando una máquina universal de ensayos servohidráulica. Entre los primeros, se usaron las configuraciones: compresión axial y diametral, flexión en 3 puntos y biaxial de bola sobre anillo discontinuo. A altas temperaturas, los ensayos se realizaron en calentamiento y bajo cargas compresivas constantes. Sobre las superficies de fractura, se llevó a cabo el estudio fractográfico (orígenes de fractura, mecanismos) por SEM. Las determinaciones por indentación Vickers, se realizaron con un microdurómetro. En todos los casos, los resultados se evaluaron en función de las materias primas, procesamientos y/o microestructuras desarrolladas.