Propiedades mecánicas de cerámicos eutécticos Al₂O₃-ZrO₂ (Y₂O₃) y Al₂O₃-YAG procesados por solidificación direccional

Abstract

procesados por la técnica de fusión zonal asistida por láser en el intervalo de temperaturas de 25ºC a 1427ºC. Se ha investigado el efecto de la microestructura, de las tensiones residuales y de la temperatura sobre la resistencia a flexión y los mecanismos de fractura asociados para cada material. [1][2][3] junto con una buena estabilidad microestructural y resistencia a la degradación ambiental cuando están expuestos a elevadas temperaturas durante largos períodos de tiempo [4][5][6]. Su elevada resistencia mecánica a temperaturas altas ha recibido muy poca atención y los resultados disponibles en la literatura son contradictorios. La resistencia mecánica de muestras masivas (0.3-0.4 GPa) se mantiene hasta temperaturas muy elevadas (1600-1700ºC en el caso de Al 2 O 3 -YAG [7][8]). En cambio, este mismo material en forma de fibras con diámetros de 100-200 µm y con resistencias del orden de 1 GPa a temperatura ambiente presenta una degradación considerable a 1100-1400ºC [3,9]. Esta degradación ocurre debido a la nucleación de defectos superficiales, caracterizados por una microestructura gruesa, y que resultan de las reacciones químicas con impurezas procedentes del ambiente y que contienen Si [3][4]. La presente investigación tiene por objetivo analizar con más detalle los factores que controlan la resistencia mecánica a elevadas temperaturas de barras de Al 2 O 3 -YAG y Al 2 O 3 -ZrO 2 (Y 2 O 3 ) procesadas mediante la técnica de fusión zonal asistida por láser. 2.-ProceSAdoLos materiales se fabricaron utilizando polvos comerciales de Y 2 O 3 (Aldrich 99%), Al 2 O 3 (Aldrich 99%) y ZrO 2 (Alfa 99%). Se prepararon tres tipos de mezclas de polvos con distintas composiciones. La primera mezcla corresponde a la composición eutéctica del sistema alúmina/ytria y contenía 81.5% mol de Al 2 O 3 y 18.5% mol de Y 2 O 3 . Las dos mezclas siguientes corresponden a la composición eutéctica del sistema alúmina/zirconia con dos contenidos diferentes de ytria. En un caso la mezcla de polvos presentaba un 62% mol de Al 2 O 3 , 37.81% mol de ZrO 2 y 0.19% mol de Y 2 O 3 , y en el otro la mezcla estaba formada a partir de 62% mol de Al 2 O 3 , 33.44% mol de

Efectos térmicos inducidos durante el crecimiento del compuesto eutéctico Al₂O₃-ZrO₂ (Y₂O₃) por fusión zonal con láser

“…En estas condiciones las muestras presentan una microestructura homogénea formada por fases de alúmina y circona finamente dispersas e interpenetradas. Por encima de 100 mm/h el crecimiento ocurre en forma de colonias lo que empeora el comportamiento mecánico de estos materiales (18). Sin embargo, a estas velocidades el gradiente axial no es tan elevado, como se deduce de la figura 2, lo que permite crecer cilindros de mayor diámetro.…”

Análisis de la zona fundida en el crecimiento del compuesto eutéctico Al₂O₃-ZrO₂(Y₂O₃) por fusión zonal con láser

“…piezoeléctricos, ferroeléctricos, conductores iónicos, limitadores de corriente), ópticos (p.ej. fibra láser, sensores de temperatura, fibra de zafiro) o como componentes estructurales en los que sólo una alto grado de perfección química y estructural permiten alcanzar los requerimientos necesarios (3,4,5 combinan elevadas resistencias y tenacidades y su microestructura se mantiene estable hasta temperaturas próximas a las de fusión, lo cual les hacen ser buenos candidatos para cubrir la creciente demanda de materiales para aplicaciones de alta temperatura (6).…”

Estudio del eutéctico Al₂O₃-ZrO₂ (3% Y₂O₃) dopado con TiO₂ obtenido por solidificación direccional

“…Also, they show good toughness and chemical stability that make them a promising materials for structural applications (4,5).…”