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

Recubrimientos híbridos-orgánico-inorgánicos resistentes a la corrosión, oxidación y desgaste y procedimiento para su producción a partir de suspensiones sol-gel con partículas vítreas o cerámicas sobre sustratos metálicos

Referencia OEPM: P200001745.-- Fecha de solicitud: 13/07/2000.-- Titular: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).Esta patente presenta recubrimientos cerámicos y/o vítreos protectores, obtenidos a partir de suspensiones estables de soluciones híbridas sol-gel de alcóxidos y alquilalcóxidos, catalizadas en medio ácido, y con concentraciones entre 1 y 40% de partículas vítreas o cerámicas insolubles, de geometría diversa y cuyos tamaños están entre 1 y 10 μ, y el proceso para su deposición sobre sustratos metálicos, lisos o rugosos. La incorporación de las partículas permite el aumento de la resistencia al desgaste y de la resistencia a la oxidación en medios gaseosos a alta temperatura, y a la corrosión en medios líquidos ácidos, básicos o salinos.Peer reviewe

Colloidal stability of gadolinium-doped ceria powder in aqueous and non-aqueous media

In this work the colloidal behaviour of Ce0.9Gd0.1O2-δ powder in aqueous and non-aqueous media (ethanol) is studied. Commercial powder was characterised by particle size distribution, specific surface area measurements, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Diluted suspensions were characterised by particle size distribution and zeta potential, using dynamic light scattering and laser Doppler velocimetry principles, respectively. The solubility of the powder in water as a function of pH was analysed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. Colloidal stability was studied as a function of pH, type and concentration of dispersants (polyacrylic-based deflocculant in water and a phosphate ester in ethanol). The time stability of the suspensions was analysed by multiple light scattering. The most stable suspension was obtained with a phosphate ester content of 2.0wt% in ethanol. Finally, preliminary coatings have been obtained by dip coating using concentrated suspensions, which could be accessible to industrial scale so that they can be used as interlayers in solid oxide fuel cells. © 2012 Elsevier Ltd.We would like to thank grants PSE-120000-2008-0040 and MAT2009-14324-C02-01, financed by the Spanish Government (Ministerio de Ciencia e Innovación) and Feder Program of the European Community, and PI/116, financed by the Aragón Government.Peer Reviewe

Procedimiento para el conformado de materiales cerámicos y/o metálicos por gelificación de carragenatos

Referencia OEPM: P200000561.-- Fecha de solicitud: 08/03/2000.-- Titulares: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Instituto Universitario de Tecnología (Venezuela).La presente invención se refiere a un procedimiento para el conformado de piezas de forma simple o compleja a partir de suspensiones acuosas, que comprende las etapas de preparación de una suspensión estable de los polvos cerámicos y/o metálicos en agua, la adición de un gelificante, bien en forma de polvo o disuelto previamente en agua, el llenado de un molde con la mezcla a una temperatura superior a la Tg, y el moldeo rápido por descenso de la temperatura por debajo de la Tg del aglomerante. Como aditivo gelificante se utilizan polisacáridos de la familia de los carragenatos. La invención es adecuada para el conformado de piezas por simple vertido de la mezcla en el molde o por métodos que utilizan presión, como el moldeo por inyección a baja presión.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

Fabricación de materiales compuestos con microestructuras complejas y propiedades mejoradas a partir de suspensiones

11 páginas, 12 figuras.-- Trabajo presentado al XII Congreso Nacional de Propiedades Mecánicas de Sólidos celebrado en Aránzazu-Guipúzcoa (España) en Septiembre de 2010.[EN]: Colloidal processing has demonstrated its suitability for manufacturing ceramics with a great variety of shapes, sizes and complex microstructures. Colloidal methods require the preparation of stable, homogeneous suspensions of the material to be shaped, so that the control of stability is fundamental. cerámicos con una gran variedad de formas y Similarly, metal powders and ceramic-metal mixtures can be succesfully processed by colloidal routes if sedimentation, on one hand, and dissolution and oxidation, on the other hand, are avoided or controlled. In this work some examples of the manufacture of ceramics and composites through a colloidal approach are shown, and the advantages of some simple, economic and reliable shaping techniques are discussed. It is demonstrated that denser and more homogeneous materials with finer and more uniform microstructures and hence, with cerámicos y compuestos mediante una better behavioural properties, can be obtained.[ES]: El procesamiento coloidal ha demostrado su eficacia en la fabricación de materiales cerámicos con una gran variedad de formas y tamaños y microestructuras complejas. Los métodos coloidales suponen la preparación de suspensiones estables y homogéneas del material a conformar, por lo que el control de la estabilidad es fundamental. De forma análoga, los polvos metálicos y las mezclas cerámica- metal se pueden procesar por vía coloidal si se asegura la estabilidad y se evitan o controlan la sedimentación, por una parte, y la disolución y oxidación, por otra. En este trabajo se muestran algunos ejemplos de fabricación de materiales cerámicos y compuestos mediante una aproximación coloidal y se discuten las ventajas de algunas técnicas de conformado sencillas, económicas y reproducibles. Todo ello contribuye a la obtención de materiales más densos y homogéneos, con microestructuras más finas y uniformes, y por tanto, con mejores propiedades de comportamiento.Este trabajo ha sido financiado por los Proyectos MAT2009-14369-C02-01 y PID600200-2009-5.Peer reviewe

Microestructura y propiedades de recubrimientos de YSZ obtenidos por proyección térmica mediante plasma atmosférico

4 páginas, 7 figuras, 2 tablas.-- Comunicación oral presentada al XI Congreso Nacional de Materiales celebrado en Zaragoza del 23 al 25 de Junio de 2010.-- et al.En este trabajo, se ha llevado a cabo la deposición de recubrimientos de circona estabilizada con itria (YSZ) mediante proyección por plasma atmosférico, evaluándose el efecto de las diferentes condiciones de proyección. Como material de partida se ha empleado polvos micrométricos y aglomerados nanométricos comerciales. Se ha llevado a cabo un estudio sobre la caracterización de la materia prima que evidencia la presencia de aglomerados de pequeño tamaño, siendo mayoritaria la fase tetragonal con una pequeña cantidad de monoclínica. El estudio microestructural mediante FEG-SEM y TEM, junto con la evaluación de la porosidad y las propiedades mecánicas, revelan que los recubrimientos nanométricos son en general más porosos y presentan valores de tenacidad superiores. Además se caracterizan por exhibir una microestructura bimodal con presencia de aglomerados parcialmente fundidos que retienen la nanoestructura inicial. Por lo tanto, la variación de las condiciones de proyección determina las propiedades de los recubrimientos nanométricos obtenidos.Los autores desean expresar su agradecimiento por la financiación recibida del Ministerio de Ciencia y Tecnología procedente de los proyectos CIT-420000-2008-3 y MAT2009-14144-C03-01 y 02.Peer reviewe

Effect of Mg doping on dielectric properties of alumina

Alumina samples with different magnesia concentrations between 0.02 and 1 wt% have been sintered and characterized by electron microscopy. Their dielectric properties between 1 kHz and 15 GHz are studied. Different dielectric behaviors are found for different magnesia concentrations. A model based mainly on dipolar relaxation processes is proposed to explain the results obtained. The effect of magnesia on dielectric properties of alumina shown in the present work should be considered in the engineering designs for heating systems of future fusion machines and other applications. © 1996 American Institute of Physics.This work has been performed in the framework of the CIEMAT project for nuclear fusion research supported by european communities within the european fusion technology program.Peer Reviewe

Recubrimientos ceramicos obtenidos mediante proyeccion termica por plasma atmosferico a partir de polvos reconstituidos nanoestructurado

14 páginas, 20 figuras, 5 tablas.-- Trabajo presentado al III Congreso Nacional de Pulvimetalurgia celebrado del 13 al 15 de junio de 2010 en Valencia.-- et al.La necesidad de materiales de altas prestaciones, resistentes al desgaste, erosión, corrosión y elevadas temperaturas motiva numerosos estudios en técnicas de protección de superficies. La obtención de recubrimientos cerámicos nanoestructurados empleando técnicas de proyección térmica mediante plasma atmosférico (APS), es una interesante solución dada su versatilidad, sencillez y coste frente a otros procesos superficiales basados en técnicas de condensación de gas (CVD, EB-CVD y similares). Los espesores y características finales obtenidas están fuertemente condicionados por la microestructura conseguida en los depósitos:tamaño de los splats, pérdida o retención de la nanoestructura, porosidad, etc. cuando se comparan con los obtenidos con otros procesos, especialmente en lo referente a propiedades mecánicas y térmicas. Además, las condiciones del proceso de proyección deben ser optimizadas, ya que éstas generalmente vienen descritas para el uso de polvos micrométricos comerciales. Uno de los principales problemas que se plantean al emplear polvos nanométricos para proyección térmica es que éstos no pueden proyectarse con los sistemas de alimentación convencionales, dada su escasa fluidez, por lo que deben ser adecuadamente reconstituidos para obtener polvos nanoestructurados aglomerados. Este proceso consta básicamente de una etapa de atomización de la suspensión de nanopartículas de partida seguida, generalmente, de un tratamiento térmico del polvo atomizado. El objetivo del presente trabajo es obtener recubrimientos nanoestructurados de altas prestaciones, a partir de polvos nanoestructurados reconstituidos. En el trabajo se presenta la metodología del proceso de reconstitución, partiendo de la suspensión concentrada de nanopartículas hasta obtener aglomerados nanoestructurados con características adecuadas para ser proyectados. Se evalúa el efecto del polvo proyectable obtenido en la morfología, distribución de fases presentes, porosidad y características de los recubrimientos, con el objetivo final de obtener capas de prestaciones claramente superiores a sus homólogas convencionales (micrométricas). Se presentan resultados obtenidos sobre sistemas con numerosas aplicaciones en el desarrollo de superficies avanzadas expuestas a ambientes severos de elevada temperatura, fricción o corrosión, caso de la mezcla Al2O3-13%TiO2, y el sistema ZrO2 estabilizado con Y2O3 (5%mol), dada su aplicación en barreras térmicas y en aplicaciones relacionadas con la energía o los motores.Los autores agradecen al Ministerio de Ciencia e Innovación, la financiación recibida a través de los proyectos CIT-420000-2008-3 y MAT2009-14144-CO3-01 y 02, así como a la Generalitat Valenciana por la Acción Complementaria recibida ACOMP/2009/221.Peer reviewe

Rheological Behavior and Slip Casting of Al2O3–Ni Aqueo Suspensionsus

A strong effort has been devoted recently toward processing of metal–ceramic composites with tailored microstructure by colloidal methods. The aim of this work is to optimize the rheological behavior of concentrated Al2O3–nickel (Ni) aqueous suspensions and further slip casting in order to obtain dense green composites. Compositions with Ni relative contents ranging from 5 to 75 vol% were prepared from suspensions with high solids loadings (50 vol%) by adjusting the colloidal stability of each component in terms of pH, mobility, dissolution conditions, and influence of polyelectrolytes. The rheological properties were measured under controlled rate and controlled stress conditions at different basic pH conditions and contents of polyelectrolyte. Better rheological conditions of the mixtures were found for pH 10 and 1.0 wt% polyelectrolyte. Minimum viscosity was obtained for suspensions containing 15 vol% of Ni. The analysis of flow curves demonstrates that the suspensions form a structure at very low shear, hindering sedimentation. Homogeneous slip cast bodies with green densities up to 70%of theoretical and up to 75 vol% Ni were sintered in Ar to achieve dense biphasic composites.Peer reviewe