Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol.12, N° 1 Y 2, 1993. 67

ESTUDIO DE LA SINTERABILIDAD DE MEZCLAS CERAMICAS ESPECIALES ENBASE A OXIDO DE ALUMINIO AI203

I.B. de Arenas+ & S-A. Cho*

+ I.U.T. "Dr. Federico Rivera P." Apartado Postal 40347. Caracas. Venezuela.* Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas - LV.Le. Caracas. Venezuela.

ResumenEl presente trabajo tiene como objetivo el estudio de la sinterabilidad de A1203 en presencia de

dopantes así como Na20, MgO, Cf203 y adiciones de Ti, TiO y MnO a dos temperaturas de sinterización:16000C durante 1 hora y 15000C durante 5 horas. Se determinó la densidad, porosidad total, contracciónlineal y microdureza, obteniéndose como resultado las mejores propiedades para las muestras con adición deMnO con cualquier dopante sinterizadas a 16000cPalabras claves: sinterización, óxido, dopante.ríensificación, dureza.

INTRODUCCION

La alúmina es un material atractivo paraaplicación estructural y de resistencia al desgaste,debido a su bajo costo y unas excelentespropiedades físicas; sin embargo, su intrínsecabaja tenacidad y la presencia de cambiosestructurales inducidos por los óxidos [1-3] ometales dopantes [4] promueve a la realización deeste estudio comparativo de 16 mezclas en base aAlúmina dopada con Na, Mg y Cr y con adicionesde Ti, Ti20 Y MnO evaluando la intluencia de latemperatura de sinterización en la densificación ydureza de los compactos cerámicos, observándoseuna mayor densidad en las muestras sinterizadas a16QQoC durante 1 hora, así como una mayordureza en las mezclas con Ti20 + MnO.

METODOS

Las materias primas utilizada fueron óxidosy metales de alta pureza (99%) con un tamaño departícula menor a 25 micrones. Los diferentespolvos cerámicos fueron molidos individualmentehasta 0.5 micrones en alcohol isopropílico, dentrode jarras de Alúmina, durante tiempos variablesdependiendo del tamaño de partículas original ytenacidad del material. Las mezclas cerámicas se

.realizaron en las mismas condiciones que lamolienda durante 30 minutos, en presencia de unasolución de alcohol isopropílico con 3% de '

aglomerante orgaruco. Posteriormente, lasmezclas secas fueron compactadas uniaxialmenteen forma cilíndrica de diámetro aproximado de 12mm a una presión de 350 MPa. Las muestrasprovenientes de la compactación fueroncaracterizadas para la determinación de la densidaden verde, a partir del peso y dimensiones. Elsinterizado de los compactos se realizó en unhorno eléctrico, en atmósfera de aire, a 1600 y1 50 O o C durante 1 hora y 5 horas,respectivamente. Las variables para determinar lasinterabilidad de las mezclas se midieron medianteel procedimiento establecido en la norma ASTMC- 20-87, fundamentada en el principio deArquímedes.

RESUL TADOS y DISCUSIONES

Como se observa en las Figs. 1 y 2, engeneral se obtuvo una mayor densificación en lasmuestras sinterizadas a 16000C para cualquieradición y dopante, alcanzándose valores deDensidad Relativa promedio de 88% encomparación con 81.6% que fue el valor dedensidad relativa para las mezclas sinterizadas a1500OC. Sin embargo, las muestras con adicionesde Ti20 + MnO sinterizadas a 15000C durante 5horas dieron los valores, más altos' dedensificación, 10 que demuestra que la adición deMnO aumenta considerablemente la sinterabilidad

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de las mezclas de alúmina, ya que se obtuvieronvalores superiores a 91 % para ambastemperaturas. Estos valores se respaldan con losvalores de la porosidad total, siendo ésta menor

para aquellas muestras sinterizadas a 16(){)OC por 1hr. En la Fig. 3 se observan los valores demicrodureza los cuales presentan los valores másaltos para la mezcla con adición de MnO.

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Fig. 1. Relación entre la densidad y la porosidad de mezclas de Alúmina:

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Fig. 2. Relación entr~ la densidad y la porosidad de mezclas de Alúmina sinterizadas a 15000C durante 5horas en atmósfera de aire.

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85

Fig. 3. Relación entre la microdureza (HV) y la densidad relativa (%TD).

CONCLUSIONES

Aumento significativo de la densificaciónde mezclas de Alúmina al ser sinterizadas a16000C - 1 hora, en comparación con aquellassinterizadas a 15000C durante 5 horas.

La mayor densificación y dureza conmenor porosidad, se alcanzó en las mezclas conMnO + Ti02, permitiendo un sinterizado en faselíquida, con los productos de"reacción: MnAlz04,A12Ti05 y MnTi03.

De acuerdo a los difractogramas la mejorsinterización se logró en las muestras dopadas conMgO y con adición de Ti02 + MnO.

REFERENCIAS

1. H. Song & R. Cable, .J. Am. Cer. Soc., 73,2077, (1990).

2. E. Kostic & S.J. Kiss, Interceram., .3..5., 27,(1986).

3. N. Claussen, J. Am. Cer. Soc., sz, 49,(1976).

4. V. Jayara & A.G. Evans, J. Mater. Res. 3.,764, (1988).

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