Inestabilidades dinámicas en cerámicas monocristalinas a base de circona

Abstract

Las cerámicas monocristalinas han sido objeto de un considerable interés a lo largo de estos años, debido a la posibilidad de obtener información esencial sobre propiedades fundamentales que puedan ayudar a la comprensión de sistemas policristalinos complejos. La circona dopada con itria ha merecido un estudio particular, debido a los interesantes fenómenos que manifiesta (endurecimiento por presencia de soluto disuelto en la red, precipitación de segundas fases, etc.). Entre las propiedades menos estudiadas hasta ahora se encuentran las inestabilidades plásticas que se presentan en la deformación a alta temperatura de monocristales con alto dopado de itria. Este trabajo recoge algunas de las experiencias mecánicas que se han realizado de forma sistemática para la comprensión del fenómeno y de las condiciones requeridas para que éste se produzca. Se han realizado ensayos de deformación en compresión uniaxial a lo largo de la dirección cristalográfica <112>, de monocristales de circona completamente estabilizada con itria (≥21 mol%), a temperaturas entre 1310 y 1410 °C. La modelización de estas inestabilidades ha requerido un análisis detallado mediante microscopía electrónica de transmisión de la estructura de dislocaciones activadas durante la deformación.

Single-crystalline ceramics have been the object of a considerable interest over the past years because they offer the possibility of obtaining essential information on fundamental properties which may help us to understand complex polycrystalline systems. Yttria-doped zirconia has deserved a particular study, since it exhibits quite interesting properties (solute hardening, precipitation hardening, etc.). Amongst the less studied properties up to now, plastic instabilities are found. These instabilities occur at high temperature deformation in highly-doped yttria-zirconia single crystals. This work summarizes some of the mechanical tests carried out systematically to understand this phenomenon and the conditions required for its occurrence. Yttria fully-stabilized cubic zirconia single crystals (≥21 mol% yttria content) have been deformed plastically under uniaxial compression in an <112> axis, in the temperature range 1310-1410°C. Modelling of these instabilities has also required a thorough analysis by transmission electron microscopy of the deformed samples.