Titanato de circonio: estabilidad termodinámica y expansión térmica

Abstract

El titanato de circonio es un compuesto muy usado en aplicaciones electrocerámicas, aunque también se han descrito aplicaciones en el campo de la catálisis y de los sensores. Dada la anisotropía en la expansión térmica cristalográfica de este compuesto, podría ser planteado como constituyente de componentes estructurales. En general, para asegurar la integridad estructural y la homogeneidad microestructural de una pieza cerámica, es preciso utilizar velocidades de enfriamiento desde la temperatura de fabricación relativamente bajas. Este requerimiento tiene una importancia fundamental en el titanato de circonio, ya que pequeñas variaciones en la composición y en la velocidad de enfriamiento, producen variaciones significativas tanto en la distribución de fases como en la expansión térmica. En este trabajo se revisan los trabajos existentes sobre la estabilidad del titanato de circonio dentro de los sistemas ZrO 2 -TiO 2 y ZrO 2 -TiO 2 -Y 2 O 3 . Se describen las principales discrepancias acerca de las fases compatibles existentes en la bibliografía actual y se discute el posible origen de estas discrepancias. Asimismo, se revisan los datos existentes sobre la expansión térmica cristalográfica de este compuesto. Palabras clave: Diagramas de fases, Reactividad, Propiedades térmicas, Aplicaciones estructurales, Titanato de circonio, sistema ZrO 2 -TiO 2 -Y 2 O 3Zirconium titanate: stability and thermal expansion Zirconium titanate is a well known compound in the field of electroceramics, although it has also been used in catalyst and sensors applications. The crystallographic thermal expansion anisotropy of this compound makes it a potential candidate as constituent of structural components. In general, to assure the structural integrity and microstructural homogeneity of a ceramic piece, relatively low cooling rates from the fabrication temperature are required. This requirement is essential for zirconium titanate because thermal expansion as well as phase distribution is affected by small variations in the composition and cooling rate. This work reviews the available data on the phase equilibrium relationships in the systems ZrO 2 -TiO 2 and ZrO 2 -TiO 2 -Y 2 O 3 . The main discrepancies as well as the possible origins of them are discussed. Additionally, the crystallographic thermal expansion data in the current literature are reviewed. [4,7] son composiciones específicas dentro de esta solución sólida. En los diferentes estudios realizados a presión atmosférica que se describen en este trabajo, se mencionan las composiciones estequiométricas ZrTiO 4 , ZrTi 2 O 6 y Zr 5 Ti 7 O 24 , así como soluciones sólidas de TiO 2 y de ZrO 2 en ZrTiO 4 y ZrTi 2 O 6 . Por ello, si bien la fórmula química (Zr x Ti 1-x ) 2 O 4 describe correctamente todas las posibles composiciones, en este trabajo, por claridad, se utilizará la nomenclatura tradicional empleada para la descripción de las soluciones sólidas: ZrTiO 4 ss y ZrTi 2 O 6 ss.

Low (and negative) thermal expansion Al2TiO5 materials and Al2TiO5 - 3Al2O3.2SiO2 - ZrTiO4 composite materials. Processing, initial zircon proportion effect, and properties

“…Zirconium titanate (ZT = ZrTiO 4 ) is commonly used as a dielectric in microwave devices due to its high permittivity at microwave frequencies [33][34][35]. ZT has been proposed for severe structural and thermomechanical applications [36,37] and is a well-known compound in the field of electroceramics, as constituent of dielectric resonators and components for telecommunications [38]. Some materials from the ZrO 2 -AI 2 O 3 -SiO 2 -TiO 2 quaternary system have been studied by other authors.…”