Síntesis y caracterización de compósitos Al2O3-ZrO2-t' densificados por la técnica "CAPAD"

Abstract

For this project , composites of α - alumina with additions densified zirconia ( 10% by weight ) with the yttria doped tetragonal phase composition of raw (ZrO2 - t) , by using a novel technique known sintering as CAPAD ( current activated pressure assisted densification ) , which involves the application of electric current , high pressure ( 105-70 MPa ) and shorter than conventional heating methods . Additionally, samples of alumina and YSZ (yttria stabilized zirconia) by way of comparison were sintered. Recent studies have revealed that this method of sintering can be used for production of transparent or translucent material, depending on the conditions involved in the processing of the samples. Thanks to these new properties have opened new avenues that give entry to the field of multifunctional materials. The sintered materials were optically characterized using reflectance measurements and qualitative analysis of transparency, the morphological and structural characteristics were performed using scanning electron microscopy and X-ray diffraction, the mechanical properties were evaluated by test Vickers hardness and toughness fracture, and changes in density were evaluated by the Archimedes method. Transmission electron microscopy was also used to obtain high-resolution images that were used to determine spacings and corroboration of the phases present as determined by X-ray diffraction is managed to produce samples with high density ( > 99%) all cases. All samples near theoretical density began presenting translucency, which was corroborated affecting commercial laser beam of 635 nm light through the samples previously polished.

Para el presente proyecto, se densificaron materiales compuestos de α-alúmina con adiciones de zirconia (10% en peso) dopada con itria con la composición de fase tetragonal prima (ZrO2- t ́), mediante el uso de una técnica novedosa de sinterización conocida como CAPAD (Current activated pressure assisted densification), la cual, involucra la aplicación de corriente eléctrica, altas presiones (105-70 MPa) y tiempos de calentamiento más cortos que los métodos convencionales. Adicionalmente, se sinterizaron muestras de alúmina y YSZ (zirconia estabilizada con itria) a manera de comparación. Estudios recientes han revelado que este método de sinterización puede ser utilizado para la producción de materiales transparentes o translucidos dependiendo de las condiciones involucradas en el procesamiento de las muestras. Gracias a estas nuevas propiedades se han abierto nuevos caminos que dan entrada al campo de los materiales polifuncionales. Los materiales sinterizados fueron caracterizados ópticamente mediante mediciones de reflectancia y análisis cualitativos de transparencia, las características morfológicas y estructurales se realizaron mediante microscopía electrónica de barrido y difracción de Rayos X, las propiedades mecánicas fueron evaluadas a través de ensayos de dureza Vickers y tenacidad a la fractura, y los cambios en densidad se evaluaron mediante el método de Arquímedes. También, se utilizó́ microscopía electrónica de transmisión para obtener imágenes de alta resolución que fueron utilizadas para la determinación de las distancias interplanares y corroboración de las fases presentes determinadas por difracción de rayos X. Se lograron producir muestras con alta densidad (>99 %) en todos los casos. Todas las muestras cercanas a la densidad teórica comenzaron a presentar translucidez, la cual se corroboró incidiendo un haz de luz láser comercial de 635 nm a través de las muestras previamente pulidas.