Volumen II - SAM

dg ( )
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
0 1 2 3 4 5 6
tiempo de sinterizado (hs)
1550 ºC 1600 ºC 1650 ºC 1700 ºC
Figura 3: Diámetro medio de grano vs. tiempo de sinterizado, para las distintas temperaturas de sinterizado.
El mecanismo de difusión dominante en la etapa final del sinterizado puede deducirse a partir de la
comparación de las curvas experimentales de la evolución temporal de la densidad con las predicciones de
los modelos mencionados. El coeficiente de difusión en borde por grano se puede estimar como 10 5 veces
más grande que en volumen [11].
Sobre la base de la dependencia temporal de la porosidad planteada por Coble [2] y utilizando los valores
que caracterizan al UO2, se calculó la variación de porosidad para las temperaturas y tiempos de trabajo,
utilizando los distintos valores de coeficiente de autodifusión en la red. Estas variaciones de la porosidad
fueron prácticamente nulas. Por ejemplo, para un sinterizado a 1650ºC durante 6hs, la variación de la
porosidad calculada fue del orden de entre 10 -43 a 10 -22 % dependiendo de los coeficientes de difusión en
volumen utilizados.
Con el modelo de Rosolowski[3] se calculó el tiempo de desaparición de un poro de 0,5µm localizado en el
borde de un grano de 7µm. Los resultados fueron excesivamente grandes. Por ejemplo, para 1650ºC el
tiempo de desaparición de un poro es entre 400hs y 3000años dependiendo del Dv utilizado. Esto es
coherente con las discrepancias informadas por Rosolowski, donde la tasa de decrecimiento de los poros en
borde de grano calculada con su modelo es varios órdenes de magnitud más lenta que lo observado
experimentalmente.
Esto evidencia que las hipótesis de Coble y de Rosolowski-Greskovich, de que el mecanismo de difusión en
volumen es el dominante, no son adecuadas dado que no permiten modelar satisfactoriamente la cinética de
porosidad en la última etapa del sinterizado.
Coleman y Beeré [5] en su trabajo consideran que la difusión puede ser por volumen y por borde de grano, y
analizan un criterio para determinar cuál es el mecanismo dominante. Sobre la base de este criterio se calculó
r = δ . D / D
el radio límite del poro,
l
bg
v
, por debajo del cual la difusión en borde de grano es la que controla el
proceso. Dada la gran dispersión de valores de los coeficientes de difusión, Dv y Dbg [12] se tomó la
condición tal que este radio límite sea el menor posible. Para un espesor efectivo de borde de grano δ=
5,54x10 -4 µm a 1650ºC el radio limite es rl= 100µm. En las micrografías de nuestras muestras todos los poros
tienen un radio menor que rl y la mayor proporción está entre 2 y 3 órdenes de magnitud por debajo de este
valor. Esto indicaría que el mecanismo dominante es el de difusión por borde de grano.
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