Fractura de materiales cerámicos estructurales avanzados

Abstract

Esta tesis doctoral presenta un nuevo método experimental que permite la caracterización completa del comportamiento en fractura (tenacidad, energía de fractura, curva-r, resistencia a tracción, modulo de elasticidad, y curva dilatométrica) de los materiales cerámicos a temperatura ambiente y a alta temperatura. La técnica se basa en obtener ensayos de flexión estables, para que se controle una maquina servohidraúlica de ensayos mediante la señal analógica que envía un sistema de extensometría láser que mide el cmod en una probeta prefisurada (ensayos previos en alumina 99.7%, y 8.5mg-psz demostraron que la geometría sepb es la mas adecuada para la medida de la tenacidad en materiales cerámicos). Los ensayos estables así obtenidos proporcionan mucha más información que los ensayos tradicionales de fractura. Como ejemplo de las potencialidades del método se estudia el comportamiento en fractura de una circonia itriada (3y-tzp) a alta temperatura. La observación microscópica de las superficies y perfiles de fractura de los tres materiales estudiados (alumina 99.7%, 8.5 mg-psz, y 3y-tzp) muestra que no existe influencia del generador de grieta en la tenacidad medida en probetas prefisuradas, y que los ligamentos resistentes y la ramificación de la grieta principal son micromecanismos que contribuyen de forma apreciable a aumentar la tenacidad, con independencia del tamaño de grano del material (desde 32 nm hasta mas de 50 m), y de la existencia de otros micromecanismos de refuerzo como la transformación martensitica debida a partículas tetragonales de circonia.