Microestructura de AI2O3/TZP codopado con Fe2O3 y TiO2 fabricado por reacción (RBAO)

Abstract

Se han fabricado compuestos de 80% vol. Al2 O3/TZP (ZrO2 estabilizada con 2% mol Y2 O3) codopados con 1% vol. Fe2 O3 y 1% vol. TiO2 mediante la tecnología RBAO (“Reaction Bonding of Aluminum Oxide”), que se han sinterizado libremente (1450 ºC, 60 min) y bajo carga uniaxial (20 MPa, 1200 ºC, 60 min). Se ha caracterizado la microestructura mediante microscopía electrónica de barrido. Ambos materiales son densos con una microestructura homogénea formada por granos de alúmina y de circona, sin fases en juntas de grano. En el caso de la sinterización bajo carga, la distribución del tamaño de los poros es muy estrecha, y esencialmente menor que las correspondientes a los granos de Al2 O3 y TZP. El codopado promueve la sinterización de la alúmina, mientras que los granos dispersos de circona inhiben su crecimiento de grano. Los ensayos preliminares de flexión en cuatro puntos realizados sobre los materiales sinterizados sin carga indican una resistencia a la fractura superior a la que presentan los compuestos fabricados convencionalmente.

Reaction-bonded 80 vol% Al2O3/TZP (2 mol% Y2 O3-stabilized tetragonal zirconia polycrystals) composites co-doped with 1vol% Fe2 O3 and 1 vol% TiO2 have been produced, and then presureless sintered (1450 ºC, 60 min) or sinter-forged (20 MPa,1200 ºC, 60 min). The resulting microstructures have been characterized using scanning electron microscopy. Both types of materials are dense, with a fine and homogeneous dual microstructure consisting of Al2 O3 and TZP grains without intermediate grain boundary phases. Sinter-forged composites exhibit a very narrow pore size distribution, essentially smaller than the grain size of the alumina and zirconia phases. Co-doping promotes the sintering of alumina at lower temperatures, while still retains a fine grain size due to the presence of the dispersed zirconia phase. First results on presureless sintered RBAO materials show a fracture strength higher than in conventionally sintered and sinter-forged composites.