Crecimiento de grano y comportamiento mecánico a alta temperatura de circona itriada (YTZP 4 MOL %)

Abstract

En este trabajo se estudia la dependencia temporal y con la temperatura del crecimiento estático del tamaño de grano en YTZP 4 mol %, con un tamaño inicial dentro del rango submicrométrico ( > 0.1 µm), así como su comportamiento mecánico a temperaturas comprendidas entre 1200 ºC y 1500 ºC. El crecimiento de grano está controlado por la segregación de itrio en las fronteras de éstos, la cual juega un papel determinante en los procesos de difusión catiónica. La caracterización microestructural de las muestras, antes y después de ser deformadas, nos permite concluir que la deformación del material es debida al deslizamiento de fronteras de grano (DFG), con exponentes de tensión que aumentan con la tensión de deformación, siendo siempre inferiores a n = 2. Palabras clave: YTZP, crecimiento de grano, deslizamiento de fronteras de grano (DFG), exponente de tensión. Grain growth and high temperature mechanical behaviour of yttria doped zirconia (YTZP 4 MOL %)This work is devoted to the study of the time and temperature dependence of the static grain growth in YTZP 4 mol %, with an average grain size within the submicrometric range ( d > 0.1 µm). Also, the mechanical response in the temperature interval between 1200 ºC and 1500 ºC is analysed. The grain growth is controlled by the yttria segregation at the grain boundaries, which plays a key role in the cationic diffusion processes. Microstructural characterization of both as-received and deformed samples allows to conclude that plastic deformation is due to grain boundary sliding (GBS), with stress exponents increasing with the flow stress, but in all cases they are lower than n = 2.Keywords: YTZP, grain growth, grain boundary sliding (GBS), stress exponent. INTRODUCCIÓNLa circona tetragonal estabilizada con itria (YTZP) es un material cerámico que despierta un gran interés en virtud de la superplasticidad exhibida por los policristales con tamaño de grano en el rango submicrométrico. Existe una gran cantidad de datos en la literatura acerca de la ley constitutiva de deformación para estos materiales en el rango descrito. Una recopilación de dichos datos puede encontrarse en [1]. La opinión más extendida entre los diversos autores señala al DFG como el mecanismo de deformación plástica, siendo la relajación de las tensiones creadas durante el DFG (mecanismo de acomodación) aún objeto de discrepancia entre varios autores. En todos los casos, el régimen de deformación por deslizamiento de frontera de grano en estos materiales cerámicos se identifica con un exponente de tensión (ley potencial que relaciona la velocidad de deformación con la tensión aplicada) de n = 2. Pese a esta evidencia experimental, esta dependencia cuadrática despierta incertidumbres. En efecto, el único modelo existente en la literatura [2] que justifica esta dependencia en el régimen de deslizamiento de fronteras de grano requiere, como mecanismo de acomodación, el concurso de las dislocaciones originadas en el interior de los granos durante la solicitación mecánica. En el caso de la circona dopada...

High temperature creep behaviour of 4 mol% yttria tetragonal zirconia polycrystals (4-YTZP) with grain sizes between 0.38 and 1.15 μm

“…An analysis of the grain growth laws in these specimens can be found in literature. 20 The microstructure of the specimens prior to and after deformation was characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM). Grain size statistics was obtained using image analysis software (Zeiss Kontron Videoplan) from the scanning electron micrographs, where no less than 350 grains were used for each determination.…”

“…Static grain growth annealing of the specimens prior to deformation was carried out at 1550 • C and for different annealing times to obtain a set of specimens with grain sizes ranging from 0.38 up to 1.15 m. 20 The microstructure of these specimens is shown in Fig. 1, where equiaxed grains can be observed.…”

Ciclo térmico para la obtención de una ferrita de Ni-Zn: (I) Diseño de la etapa de sinterización

“…Todos los puntos experimentales parecen definir una única curva (18)(19)(20)(21). Se observa que hasta alcanzar densidades relativas del orden de 0.9 la sinterización viene acompañada con un ligero crecimiento del tamaño medio de grano.…”

“…Mediante un ajuste lineal por mínimos cuadrados se han obtenido, para cada recta, los valores de la ordenada en el origen [ln(g)], la pendiente (-n) y el coeficiente de regresión lineal (r 2 ) que se detallan en la Tabla II. Como puede observarse, en todos los casos el valor de n está próximo a 3, lo que sugiere que, para el material estudiado y en las condiciones ensayadas, el mecanismo de transferencia de materia que controla el arrastre de los poros y, por tanto, la velocidad de crecimiento de grano, es la difusión superficial (16)(17)(18)(19)(20)(21). [5] o bien: [6] Combinando las ecuaciones (1) y (6) y tomando h=4, la velocidad de densificación de la ferrita estudiada, en las condiciones de operación ensayadas, se puede describir mediante la ecuación:…”