Síntesis, procesamiento vía spray-dryer y caracterización de compositos de sistemas RE2Zr2O7 y REAlO3

Abstract

The synthesis, characterization and measurement of mechanical and thermal properties of the ceramic composites based on the gadolinium-gadolinium zirconate and lanthanum-aluminate zirconate zirconate systems is reported. The synthesis of these ceramics was carried out by reverse precipitation and coprecipitation; pseudoboehmite was synthesized by reverse precipitation and used as aluminum precursor for aluminates. Composite powder drying was accomplish via spray-drying, spherical and quasi-spherical agglomerates were obtained due the difference in the shape of the particles and relative fraction of the components. Cylindrical monoliths were formed, pressed and sintered and then subjected to different tests. The forming pressure influences aluminates densification whereas for the zirconates it was not determinant. Composites relative density showed values around 88% mainly due to the presence of defects in the microstructure. Addition of gadolinium aluminate has a negative effect on composites hardness because the presence of a soft phase. Fracture toughness of gadolinium composites showed increase with the addition of the second phase except in the composite GAO-GZO 5-95.

En este trabajo se reporta la síntesis, caracterización y la medición de propiedades mecánicas y térmicas de los compositos cerámicos basados en los sistemas zirconato de gadolinioaluminato de gadolinio y zirconato de lantano-aluminato de lantano. La síntesis de estos cerámicos se llevó a cabo por precipitación y coprecipitación inversas; como precursor del aluminio para los aluminatos se usó la pseudoboehmita, este oxihidróxido fue sintetizado mediante precipitación inversa. Durante la síntesis de los compositos se hizo uso del spray-drying para la fase del secado, se pudo observar que debido a la diferencia de forma de las partículas y la fracción relativa de los componentes la morfología de los polvos obtenidos fue aglomerados esféricos y cuasiesféricos. Se conformaron, prensaron y sinterizaron monolitos cilíndricos que fueron sometidos a distintas evaluaciones. La presión de conformado influye en la densificación de los aluminatos mientras que para los zirconatos no resultó determinante. El porcentaje de densidad de los compositos mostró valores alrededor del 88% en razón principalmente a la aparición de defectos en la microestructura. La evaluación de la dureza indicó que la adición del aluminato tiene un efecto negativo en razón principalmente a que esta fase es más blanda que el zirconato y también a los defectos en la muestra. La tenacidad a la fractura en general mostró aumento con la adición de la segunda fase salvo en el composito GAO-GZO 5-95.