Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
PROPIEDADES MECÁNICAS Y DE FRACTURA DE COMPOSITOS MULLITA ZIRCONIA
ZIRCÓN OBTENIDOS POR SINTERIZACIÓN DIRECTA.
N. M. Rendtorff (1) (2)* , L. B. Garrido (1) , E.F. Aglietti
(1)CONICET, CETMIC (Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica, CIC-CONICET La Plata)
(2) Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata.
Camino Centenario y 506. C.C.49 (B1897ZCA) M.B. Gonnet. Buenos Aires.
E-mail: rendtorff@cetmic.unlp.edu.ar
RESUMEN
Aunque la fabricación de cerámicos polifásicos es realizada desde siempre, los materiales compuestos,
también llamados compositos, tienen actualmente un enorme desarrollo industrial y tecnológico, ya que
amplían la capacidad de diseño de nuevas y mejores propiedades y comportamientos de los materiales.
Materiales refractarios basados en Zircón (ZrSiO4) son fabricados para aplicaciones a elevadas
temperaturas (1400-1500ºC). Su utilización ha demostrado su excelente resistencia al ataque químico y a
la corrosión o degradación por vidrios y sales fundidas. Por otro lado la Mullita (3Al2O3.2SiO2),
componente habitual en materiales cerámicos ha alcanzado importancia como material tanto en la
cerámica tradicional como en la cerámica fina o de avanzada. En tercer lugar, el agregado a una matriz
cerámica de partículas dispersas de Zirconia (ZrO2) mejora generalmente las propiedades mecánicas y
fractura del material, mediante varios mecanismos tales como el “microcraking” y el “Transformation
toughening”.
El l presente trabajo estudia la influencia de las cantidades de cada una de las fases en las propiedades
mecánicas y de fractura en compositos Mullita Zirconia Zircón. Se han obtenido ocho materiales del
sistema Mullita Zirconia Zircón por sinterización directa de la mezcla binaria de Zircón y granos de
Mullita-Zirconia electrofundida en todo el rango de proporciones, obteniéndose compositos trifásicos
con una matriz de Mullita y con una matriz de Zircón.
Se midieron las siguientes propiedades: Resistencia mecánica (σf), módulo de elasticidad (E), tenacidad
a la fractura (KIC), y la energía de iniciación de grieta (γNBT) observándose un comportamiento netamente
frágil y tendencias bien definidas con la composición cristalina de los compositos. Pudiéndose definir
una especie de regla de las fases en todos los casos.
Palabras clave: Cerámicos, Compositos, Propiedades Mecánicas, Fractura, Mullita Zirconia Zircón.
Tópico 10: Cerámicos. Refractarios. Vítreos. Materiales para la Construcción.
1. INTRODUCCIÓN
La capacidad de diseño de materiales se ve aumentada notablemente por el uso de materiales compuestos
las propiedades finales del composito no necesariamente serán intermedias a las de los materiales
monofásicos correspondientes muy por el contrarios en varios casos las propiedades del compositos las
mejoran considerablemente. Una vez que los constituyentes de un composito son elegidos, la proporción
de sus fases será una de las variables de procesamiento más importante y fácil de manejar.
La Mullita ha alcanzado una importancia como material tanto en la cerámica tradicional como en la
cerámica fina o de avanzada. Esto es principalmente debido a sus propiedades como alta estabilidad
térmica y sus propiedades favorables como baja expansión térmica y conductividad, alta resistencia al
“creep” y estabilidad frente a la corrosión, junto con una buena resistencia mecánica y tenacidad a la
fractura. [1,2].
Por otro lado el Zircón es un buen material refractario puesto que no sufre ningún cambio estructural
hasta su disociación alrededor de los 1450-1700ºC dependiendo de la presencia de impurezas. Además de
presentar propiedades mecánicas satisfactorias, presenta una buena estabilidad química, baja dilatación
(4.1 x 10 -6 ºC -1 ) y baja conductividad térmica [3].
El difundido uso de este grupo de materiales compuestos con Zirconia es debido al hecho que la
dispersión de partículas de Zirconia en una matriz cerámica mejora las propiedades termomecánicas de
dicho material [4,5] esta mejora ocurre mediante diversos mecanismos como el “transformation
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