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Abstract:
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Los materiales cerámicos se emplean de manera creciente en ambientes extremos por su
dureza y su resistencia al ataque térmico o químico, por ejemplo, en aplicaciones
biomédicas o en el sector energético. Sin embargo, la inherente fragilidad limita su uso y
hace que muchas veces se empleen sólo en la superficie. Cuando estos materiales se
someten a contacto superficial, desarrollan sistemas de fractura típicos de contacto,
principalmente grietas cono y cuasi-plasticidad por microagrietamiento. Un daño inicial en
una pequeña cantidad de ciclos y bajas cargas consiste en grietas macroscópicas en conos
de tracción (modo “frágil”). El daño secundario luego de una gran cantidad de ciclos y altas
cargas consiste en un daño micro distribuido por cizallamiento (modo “cuasi-plástico”),
con grietas radiales acompañantes y una nueva forma de grietas subsidiarias en conos
profundamente penetrantes. Ambos modos de daño degradan la fuerza: el primero,
inmediatamente después de la iniciación de la grieta cono, de manera relativamente lenta;
el segundo, después del desarrollo de grietas radiales, mucho más rápidamente. [1]
Estas fracturas pueden ocasionar el fallo del componente. Una de las estrategias empleadas
para evitar la generación de grietas cono, aumentando la tenacidad de estos materiales, es la
adición de una segunda fase. En ese sentido se ha prestado especial atención a la
fabricación de cerámicos micro- y nanocompuestos. En este proyecto se evaluará la
resistencia al contacto de materiales compuestos de base alúmina con mullita como
segunda fase de tamaño micro y nanométrico, con diferentes tamaños de grano y
temperaturas de sinterización. Estos materiales son fabricados por el Instituto de la
Cerámica y Vidrio de Madrid. Para lo anterior se efectuarán ensayos de contacto
Hertzianos, mapas de daño y finalmente se realizará una tomografía para evaluar la
naturaleza del daño en profundidad.
Los resultados muestran una evolución favorable al añadir un porcentaje bajo de mullita,
en cuanto a la reaccion frente al contacto, como el hecho de tener unpoco de hundimiento
pero pocas grietas, dependiendo del proceso de sinterizacion y del porcentaje estudiado.
Por otra parte, la tomografía propone resultados muy interesantes para desarrollar los
estudios sobre la caracterización por contacto de cerámicas. Los resultados reconstituyen
de manera entera la huella obtenida por indentación, de modo que se aconseja su uso para
estudiar a fondo las cerámicas. |
