Titanato de circonio: estabilidad termodinámica y expansión térmica

El titanato de circonio es un compuesto muy usado en aplicaciones electrocerámicas, aunque también se han descrito aplicaciones en el campo de la catálisis y de los sensores. Dada la anisotropía en la expansión térmica cristalográfica de este compuesto, podría ser planteado como constituyente de componentes estructurales. En general, para asegurar la integridad estructural y la homogeneidad microestructural de una pieza cerámica, es preciso utilizar velocidades de enfriamiento desde la temperatura de fabricación relativamente bajas. Este requerimiento tiene una importancia fundamental en el titanato de circonio, ya que pequeñas variaciones en la composición y en la velocidad de enfriamiento, producen variaciones significativas tanto en la distribución de fases como en la expansión térmica. En este trabajo se revisan los trabajos existentes sobre la estabilidad del titanato de circonio dentro de los sistemas ZrO2-TiO2 y ZrO2-TiO2-Y2O3. Se describen las principales discrepancias acerca de las fases compatibles existentes en la bibliografía actual y se discute el posible origen de estas discrepancias. Asimismo, se revisan los datos existentes sobre la expansión térmica cristalográfica de este compuesto.Peer reviewe

Phase evolution in reaction sintered zirconium titanate based materials

11 páginas, 17 figuras.-- El pdf del artículo es la versión post-print.Zirconium titanate materials are proposed for structural components for which fully reacted and relatively large pieces are required. In this work the phase evolution in slip cast compacts constituted by equimolar mixtures of TiO2 and ZrO2 stabilized with 3 mol% of Y2O3 at high temperature is studied, to establish the basis to design suitable thermal treatments for ZrO2(Y2O3)–TiO2 materials. The temperatures at which the processes involved in the reaction sintering occurred were identified by constant heating rate experiments. Phase and microstructure analyses have been performed on specimens treated at the identified temperatures and air quenched. Then the adequate temperature range to get fully reacted and dense materials has been deduced. Materials treated at 1500 ◦C to 2 h were constituted by Zr5Ti7O24 as major phase, a solid solution of TiO2 and Y2O3 in c-ZrO2 as secondary phase and a ZrO2–TiO2–Y2O3 non-stoichiometric compound with pyrochlore structure as minor phase. Pyrochlore was demonstrated to be a metastable phase at 1500 ◦C.This work has been supported by the Spanish Ministry of Education and Science under contracts MEC MAT2006- 13480 C02-01 and MAT2007-64486 C07-02. E. López-López acknowledges to Community of Madrid (Spain) and European Social Fund for economical support by CPI/0552/2007 contract.Peer reviewe

Inducción de fluorescencia en pino. Respuesta de Pinus halepensis Miller, P. nigra Arnold y P. pinaster Aiton a los herbicidas hexazinona y simazina

The first phases of the development of pines could be affected by weed competition. The use of herbicides is fundamental for weed control but herbicide treatment must be safe for pines. This work study the effect of two herbicides, hexazinone and simazine, over three pine species Pinus halepensis, P. nigra and P. pinaster by means of measures of the fast phase of the chlorophyll fluorescence induction kinetics. The study is conducted in early caulinars leaves of pine treated for 48 hours with doses of 2 and 4 ppm of each herbicide. Herbicide treatment and recovery of plants was done under hydroponics conditions in climatic chamber. P. nigra was more tolerant than P. pinaster and P. halepensis to hexazinone. There were no differences between species in simazine response. The three pine species show better recovery of photosynthetic activity in hexazinone treatments than in simazine treatments, indicating better tolerance of tree to hexazinone than to simazine.Las primeras fases del desarrollo de pinos pueden verse afectadas por la competencia de las malas hierbas, siendo la utilización de herbicidas fundamental para su control, aunque este tratamiento no debe afectar al pino. En este trabajo, se estudia el efecto de dos herbicidas simazina y hexazinona en tres especies de pino, Pinus halepensis, P. nigra y P. pinaster, mediante medidas de la fase rápida de la cinética de inducción de fluorescencia clorofílica. El estudio se lleva a cabo sobre las primeras hojas caulinares de pino, sometidos a tratamiento con dosis de 2 y 4 ppm de cada uno de los herbicidas durante 48 horas. El tratamiento y la posterior recuperación, se lleva a cabo en cultivo hidropónico en cámara climática. En los tratamientos con hexazinona, P. nigra ha resultado más tolerante que P. pinaster y P. halepensis. No se han encontrado diferencias entre especies en la respuesta a simazina. En las tres especies de pino se produce una mayor recuperación de la actividad fotosintética, lo que indica una mayor tolerancia del árbol, a hexazinona que a simazina

Elastic moduli, damping and modulus of rupture changes in a high alumina refractory castable due to different types of thermal shock

The work herein verifies the changes of the elastic moduli, damping and modulus of rupture (MOR) of a high alumina refractory castable due to heating, cooling and heating-cooling thermal shock damage. Twelve prismatic specimens were prepared for the tests and divided into four groups. The thermal shocks were performed on three groups, each containing three specimens having abrupt temperature changes of 1100°C during heating in the first group, during cooling in the second and during heating followed by cooling in the third group. The fourth group, which was taken as a reference did not receive any thermal shock. The elastic moduli were measured after each thermal shock cycle. After 10 cycles, the MOR, the damping and the damping dependence on excitation amplitude were measured at room temperature for all specimens.
 The elastic moduli showed a similar decrease and the damping a similar increase due to the cooling and heating-cooling thermal shocks. The heating thermal shocks caused no significant changes on the elastic moduli and damping. However, the MOR appeared to be sensitive to the heating thermal shock. This work also shows that the damping for the studied refractory castable is non-linear (i.e., amplitude of excitation sensitive) and that this non-linearity increases when the damage level rises.<br><br>En este trabajo se investigaron las alteraciones de los módulos elásticos dinámicos, del amortiguamiento y del módulo de rotura (MOR) de un material refractario moldeable de alta alúmina después de recibir choques térmicos de calentamiento, enfriamiento y calentamiento seguido de enfriamiento (calentamiento-enfriamiento). Para ello se prepararon doce cuerpos prismáticos dividiéndolos en cuatro grupos. Los choques térmicos se le aplicaron a sólo tres grupos, cada uno con tres muestras. Al primer grupo se le aplicó un cambio brusco de temperatura de 1100 °C en calentamiento, en enfriamiento al segundo grupo y calentamiento seguido de enfriamiento al tercer grupo. El cuarto grupo no recibió choque térmico. Los módulos elásticos se midieron después de cada ciclo de choque térmico. Después de 10 ciclos, el MOR, el amortiguamiento, y la dependencia de la amortiguación de la amplitud de la excitación fueron caracterizados a temperatura ambiente en todos los cuerpos de prueba. Como resultado se obtuvo que los cuerpos sometidos a cambios bruscos de temperatura por enfriamiento y calentamiento-enfriamiento presentaran una reducción similar en los módulos elásticos y aumento similar en la amortiguación mientras que el calentamiento no causó cambios significativos en estos parámetros. Sin embargo, el MOR pareció ser sensible a los cambios bruscos de temperatura por calentamiento. 
 Este estudio también mostró que la amortiguación para el material refractario estudiado no es lineal y que este comportamiento no lineal se acentúa con el daño por choque térmico

Instrumented Vickers microindentation of alumina-based materials

Copyright MRS 2006.-- Final full-text version of the paper is available at: http://www.mrs.org/s_mrs/sec_subscribe.asp?CID=5725&DID=166361&action=detail.The adequacy of instrumented Vickers depth-sensing microindentation to determine Young's modulus of alumina-based ceramics was analyzed. Monophase alumina materials and alumina + 10 vol% aluminium titanate composites, with different microstructures, were tested to determine the effect of microcracking. The curve's load-depth penetration of the indenter together with the observation of the imprints by scanning electron microscopy were used to analyze the behavior of the materials. Maximum stiffness was determined from the derivatives of the load-depth curves during unloading. The areas of the imprints measured optically were more representative of the behavior of the materials than the areas calculated from depth-penetration measurements. The formation of microcracks affected the shape of the unloading portion of the curves. Significant differences between the values of Young's modulus determined for different materials and definite relationships between the microstructural parameters of the materials and the Young's modulus were found.This work was supported in part by the European Community's Human Potential Programme under Contract No. HPRN-CT-2002-00203 (SICMAC), by Project Nos. CICYT MAT2003-00836 and CAM GRMATO707-2004, and by Grant No. CSIC I3P-BPD2001-1 (Spain).Peer reviewe

Mechanical behaviour of structural ceramics

El uso de los materiales cerámicos en aplicaciones estructurales está limitado por la falta de fiabilidad asociada a su comportamiento frágil durante la fractura. Para extender su aplicación se ha propuesto el diseño de microestructuras que presenten tolerancia a los defectos debido a la actuación de mecanismos de refuerzo. Este trabajo es una puesta al día sobre el estudio del comportamiento mecánico de los materiales cerámicos estructurales y su caracterización. En primer lugar, se revisan los parámetros de fractura utilizados para caracterizar materiales frágiles y los criterios de control estadístico que permiten determinar la probabilidad de que se sobrepasen los factores de seguridad exigidos en cada aplicación. A continuación, se discuten los mecanismos de refuerzo que se pueden desarrollar en los materiales cerámicos a través del diseño microestructural. En los materiales cerámicos en los que la actuación de mecanismos de refuerzo conduce a un comportamiento significativamente distinto del puramente frágil, los parámetros derivados del tratamiento lineal elástico (factor crítico de intensidad de tensiones, KIC, y tasa crítica de liberación de energía, GIC), determinados experimentalmente, dejan de ser propiedades intrínsecas del material, independientes del tamaño de grieta y el sistema de carga. El presente trabajo revisa los parámetros mecánicos propuestos para la evaluación de la tenacidad de fractura de los materiales cerámicos reforzados y los métodos utilizados para su determinación. Se analizan los siguientes parámetros mecánicos: trabajo de fractura (γWOF), valor crítico de la integral J (JIC) y curva R. Para su determinación se proponen ensayos de fractura estable, que aseguran que la energía suministrada durante el ensayo se emplea únicamente en la propagación de la grieta.Peer reviewe