Síntesis y procesamiento de aluminatos y zirconato de lantano mediante secado por pulverización y su evaluación microestructura-propiedades mecánicas

Abstract

In this paper they were obtained ceramic of lanthanum zirconate and aluminate in order to determine whether it can be improved fracture toughness lanthanum zirconate (LZO) by dispersing two separate playoffs (LAO and LHA, respectively) and evaluating the strengthening mechanism that takes place in the composites. Obtaining ceramic it was made by the method of reverse coprecipitation from salt reagent grade and using ammonium hydroxide as precipitating agent, and then in the case of composites spray drying was used as an alternate route drying-homogenized LZO varying the content of 50% and 70 mol% respectively. The characterization of phases and composites was conducted by such techniques as X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and high resolution electron microscopy (HRTEM). In these results it was determined that the phase is not obtained pure LHA, because even at 1600°C LAO phase remains stable. Likewise by the nanoindentation and indentation techniques determined that it is possible to improve the mechanical properties of LZO by adding two separate phases mainly its low fracture toughness. The results show that the composite LZO-LAO with 70 mol% of LZO and 30 mol% of LAO presented a fracture toughness of 1.947 ± 0.14 MPa m1/2 and LZO-LHA composite with 50 mol% of LZO and 50 mol% LHA had a value of fracture toughness of 1.816 ± 0.2 MPa m1/2.Así it was found that the density plays a major role in determining the mechanical properties indentation, because the volume involved is large enough to contain the material and the porosity mainly.

En el presente trabajo se obtuvieron cerámicos de zirconato y aluminatos de lantano con la finalidad de determinar si puede mejorarse la tenacidad a la fractura del zirconato de lantano (LZO) mediante la dispersión de dos segundas fases por separado (LAO y LHA, respectivamente), y evaluar el mecanismo de reforzamiento que tiene lugar en los compósitos. La obtención de los cerámicos se realizó por el método de coprecipitación inversa a partir de sales grado reactivo y usando hidróxido de amonio como agente precipitante, y posteriormente para el caso de los compósitos se utilizó el secado por pulverización como una ruta alterna de secado-homogenizado variando el contenido de LZO en 50% y 70% mol, respectivamente. La caracterización de fases y compósitos se realizó mediante técnicas como Difracción de Rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de barrido (MEB), Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) y Microscopía Electrónica de Alta Resolución (HRTEM). En estos resultados se determinó que la fase de LHA no se obtiene pura, ya que aún a 1600°C la fase de LAO permanece estable. Así mismo mediante las técnicas de indentación y nanoindentación se determinó que es posible mejorar las propiedades mecánicas de LZO mediante la adición de dos fases por separado principalmente su baja tenacidad a la fractura. Los resultados muestran que el compósito LZO-LAO con 70% mol de LZO y 30% mol de LAO presentó una tenacidad a la fractura de 1.947 ± 0.14 MPa m1/2 y el compósito LZO-LHA con 50% mol de LZO y 50% mol de LHA tuvo un valor de tenacidad a la fractura de 1.816 ± 0.2 MPa m1/2.Así mismo pudo comprobarse que la densidad juega un papel primordial en la determinación de las propiedades mecánicas por indentación, ya que el volumen involucrado es lo suficientemente grande para contener el material y la porosidad principalmente.