Evolución de la fase y el rendimiento mecánico de la cerámica de circonio sintetizada a alta temperatura y alta...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería cerámica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las cerámicas de óxido, especialmente el zirconio (ZrO2), se enfrentan a una compensación entre la dureza de Vickers y la resistencia a la fractura.
• La mejora simultánea de estas propiedades es crucial para el diseño de materiales avanzados, pero sigue siendo un desafío importante.

Objetivo del estudio:

• Para superar el compromiso de dureza-dureza en cerámica de circonio.
• Adaptar la microestructura del zirconio mediante dopaje con Y2O3 y sinterización a alta presión y alta temperatura (HPHT).

Principales métodos:

• Compuestos de zirconio nanoestructurados sintetizados con ZrO2 monoclínico de 50 nm.
• Contenidos variables de Y2O3 incorporados (3, 5 y 7 mol%).
• Aplicación de la sinterización a alta presión y alta temperatura (HPHT) a 5 GPa y temperaturas de 400 a 2000 °C.

Principales resultados:

• El 3 mol% de zirconio dopado con Y2O3 (3Y-PSZ) sinterizado a 1200 °C exhibió propiedades mecánicas equilibradas.
• Se obtiene una dureza Vickers de 11,6 GPa y una resistencia a la fractura de 9,26 MPa·m-1/2.
• Se ha demostrado la viabilidad de mejorar la dureza manteniendo una alta dureza a través de microestructuras controladas.

Conclusiones:

• La sinterización HPHT y el dopaje Y2O3 controlan efectivamente la composición de la fase y el refinamiento del grano en la zirconia.
• La optimización microestructural bajo condiciones de HPHT ofrece una estrategia viable para superar el dilema de dureza-dureza en la cerámica.
• Esta investigación proporciona información para el diseño de materiales basados en zirconio de alto rendimiento.