Procesado coloidal acuoso y sinterización con fase líquida de tribocerámicos avanzados de SIC

Abstract

El daño por contacto y el desgaste de materiales son dos de las causas principales de degradación del comportamiento de muchos componentes ingenieriles en servicio en la industria, y por ello una parte importante de los recursos mundiales se destina a paliar sus efectos de una u otra forma. Hoy día existe una gran demanda de nuevos materiales cerámicos policristalinos que sean capaces de satisfacer las cada vez más exigentes condiciones de operación bajo tensiones de contacto localizadas estáticas y/o cíclicas tanto sin como con fricción que se dan en muchas aplicaciones de ingeniería moderna, especialmente cuando se trata de componentes que tienen que operar necesariamente en situaciones de altas temperaturas y/o ambientes químicamente agresivos. Para ello primero será necesario desarrollar una nueva generación de cerámicos avanzados que teniendo un coste razonable sean capaces de tolerar de manera segura y eficiente estas difíciles condiciones de trabajo, y hacerlo con tiempos de vida útil prolongados. Estos materiales deberán ser muy duros, y tener microestructuras optimizadas que les doten de una alta resistencia al daño por contacto y/o desgaste. Las investigaciones realizadas en los últimos años han permitido identificar a los cerámicos de SiC como candidatos muy prometedores para su uso en aplicaciones tribológicas porque son materiales muy duros, ligeros, rígidos, refractarios y tienen una elevada conductividad térmica (para ser un cerámico). Sin embargo, el procesado de nuevos cerámicos tribológicos de SiC que tengan todas esas características es, hasta la fecha, un desafío sin resolver.

Contact damage and wear are two of the main causes of materials degradation in engineering components used in industrial applications. Thus, an important part of the world’s energy resources is used to mitigate their effects. At present, there is a growing demand of novel polycrystalline ceramic materials that are able to resist the ever-demanding service conditions in modern engineering, ie: localized contact static and cyclical stresses (with and without friction); and high temperature and chemically aggressive environments. This requires developing a new generation of advanced ceramics that, having a reasonable cost, are capable of withstanding the harsh work conditions while having a prolonged lifetime. These materials must be very hard, and have microstructures engineered to result in high contact strength and wear resistance. Recent research has pointed at SiC-based ceramics as promising tribomaterials due to their excellent combination of properties, namely: high hardness and stiffness, low weight, and resistance to high temperatures while having a high thermal conductivity (for a ceramic). However, the processing of novel SiC-based tribomaterials with all the above properties remains a challenge.