Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2007)
Metaestabilidad estructural a través de proyección térmica
Abstract
Recent research in the field of nanostructured ceramic materials has underscored the importance of using feedstock powders with metastable phases. During material consolidation the metastable structure evolves into a dual structure where the grain growth stops when the crystallites reach their respective equilibrium grain size. The mutual suppression of the grain growth is a direct consequence of the immiscibility of the two phases in the solid state. Due to their small grain size and uniform structure, these nanocomposites exhibit very interesting properties such as higher hardness and toughness. Metastable structures can be produced using Atmospheric Plasma Spray (APS) technique from commercially available micron-sized feedstock powders. The starting immiscible phases become molten and are homogenized during their short residence in the hot zone of the plasma jet. Afterwards, the molten droplets accelerated by the plasma jet are quenched in a liquid medium, such as water, or onto a nitrogen chilled substrate forming metastable phases. The main target of this work has been the synthesis of metastable ceramic powders through atmospheric plasma spraying (APS) and quenching route. The viability for producing these metastable phases and the structural characterization have been carried out.<br><br>Recientes investigaciones en el campo de los materiales cerámicos han dado cuenta de la importancia de la metaestabilidad para obtener estructuras con características singulares. Durante la consolidación del material las fases mestaestables se transforman en una estructura donde se produce la inhibición del crecimiento de grano. Este efecto es una consecuencia directa de la inmiscibilidad de dos fases en estado sólido. Los nanocomposites conseguidos, gracias a su pequeño tamaño de grano y a su estructura uniforme, exhiben unas interesantes propiedades como elevada dureza y tenacidad. Estas fases metaestables pueden ser producidas por diversas técnicas entre las que se encuentra la proyección térmica. En concreto en este trabajo se ha empleado la Proyección por plasma (APS). Las fases de partida inmiscibles, son fundidas y homogeneizadas durante su corta estancia en la zona caliente del plasma. Seguidamente, las partículas fundidas y aceleradas por el plasma, se someten a un enfriamiento rápido o temple (quenching) en un medio líquido, como el agua o en un substrato enfriado con nitrógeno líquido, formándose a través de este proceso las fases metaestables. El principal objetivo de este trabajo ha sido la obtención de polvos cerámicos metastables a través de la aplicación de APS y el establecimiento de un proceso de temple conducente a la formación de fases metastables así como la caracterización estructural de éstas. Como última etapa del trabajo se han estudiado los materiales nanoestructurados conseguidos tras realizar tratamientos térmicos.
