Influencia de la molienda de alta energía en la cinética de sinterización por descarga eléctrica pulsada de cerámicos de ultra-altas temperaturas basados en ZrC

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Influencia de la molienda de alta energía en la cinética de sinterización por descarga eléctrica pulsada de cerámicos de ultra-altas temperaturas basados en ZrC

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Título: Influencia de la molienda de alta energía en la cinética de sinterización por descarga eléctrica pulsada de cerámicos de ultra-altas temperaturas basados en ZrC
Autor: Núñez González, Beatriz
Resumen: Cabe esperar que el siglo XXI suponga una auténtica revolución en los vuelos espaciales, supersónicos y, en general, en el desarrollo de nuevos vehículos de propulsión. Para ello será necesario utilizar los denominados “cerámicos de ultra-altas temperaturas”. Estos materiales tendrán que soportar temperaturas en el intervalo 1600-2400 °C en ambientes químicos muy hostiles y, además, mantener un elevado grado de integridad mecánica. La excelente combinación de propiedades químicas, mecánicas y térmicas que presenta el ZrC hace de este material uno de los candidatos más prometedores para uso a ultra-altas temperaturas. Si bien existen ya en la literatura algunos trabajos destinados a la fabricación y caracterización de las propiedades del ZrC puro o dopado, estos estudios son realmente escasos y carecen de una plataforma experimental común. La presente Tesis Doctoral pretende cubrir algunas de las carencias existentes en el conocimiento de los cerámicos de ZrC y además extraer directrices de procesado que sean útiles para la fabricación controlada de una nueva generación de materiales para uso en aplicaciones a ultra-altas temperaturas. Se trata de desarrollar a menores costes nuevos y mejores cerámicos avanzados basados en ZrC con una amplia variedad de microestructuras mediante el control adecuado del proceso de fabricación. El objetivo es por tanto llevar a cabo el estudio exhaustivo de los mecanismos de densificación de los cerámicos de ZrC con y sin adición de SiC. Para alcanzar dicho objetivo se han realizado experiencias sistemáticas de sinterización mediante descarga eléctrica pulsada modificando de manera controlada las características granulométricas de los polvos de ZrC, así como las proporciones relativas y las características granulométricas del SiC empleado como aditivo.The 21st century has ushered in a new, exciting era of hypersonic and supersonic flights, and in the development of the propulsion vehicles. A common aspect of these future systems is the need for new ultra-high temperature ceramics (UHTC), which must operate in air and be re-usable. The ceramics used in these applications will have to withstand temperatures in the interval 1600-2400 °C, while maintaining mechanical integrity. ZrC possesses a desirable combination of chemical, mechanical and thermal properties and these properties make it to be one most promising UHTC. Although there are already some studies in the literature focused on the fabrication and characterization of the properties of pure or doped ZrC, these studies are scarce and lack a common experimental platform. The present Ph.D. Thesis is aimed at trying to cover some the gaps in ZrC knowledge and also to deduce useful processing guidelines for the controlled fabrication of a new generation of ZrC materials for use in ultra-high temperature applications. In particular, the aim is to develop at lower cost novel and enhanced ZrC ceramics with a wide variety of different microstructures by means of the suitable control of the fabrication process. The specific objective is indeed the study of the mechanisms of densification in the ZrC ceramics without and with SiC addition. In order to reach this objective, systematic spark plasma sintering experiments have been carried out, modifying in a controlled form by high-energy ball-milling the characteristics of ZrC powders and also altering the content of SiC.
Descripción: Este trabajo se enmarca en el contexto de la línea de investigación Fabricación y Procesado de Materiales Cerámicos Avanzados desarrollada en el Grupo Especializado de Cerámicos de la Universidad de Extremadura.
URI: http://hdl.handle.net/10662/525
Fecha: 2013-06-18


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