Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Oct 2009)
Consolidation of flaw-tolerant layered structures by the insertion of reactive layers
Abstract
The processing parameters to obtain a laminate consisting of very thin alumina-aluminium titanate crack deflecting layered structures sandwiched between relatively thick load bearing alumina layers are described. The optimum processing conditions for the insertion of <i>reactive layers</i> to improve joining during sintering have been established. Pre-sintered alumina tapes were used as the load bearing components while the internal structures were shaped by a combination of electrophoretic deposition (EPD) and dipping. The dipped layers acted as <i>reactive layers</i> during sintering. The thickness of the dipped layers has to be controlled in order to avoid the disappearance of the EPD structure during sintering as well as the cracking of the coating during drying or handling. The specimens were mechanically tested in three points bending with the applied load perpendicular to the layers and the fracture surfaces were observed by scanning electron microscopy. The obtained structure presents crack deflection at the microstructural scale during fracture which confers it flaw tolerance.<br><br>Se describen los parámetros de procesamiento mas adecuados para obtener laminados constituidos por capas finas de alúmina-titanato de aluminio deflectoras de grietas alternadas con capas gruesas de alúmina resistentes a las cargas. Estas últimas se han fabricado a partir de láminas obtenidas por colaje en cinta y presintetizadas. Las estructuras con capacidad para la deflexión de las grietas se conformaron mediante una combinación de deposición electroforética e inmersión. Se han establecido las condiciones óptimas para que las capas obtenidas por inmersión actúen como capas reactivas durante la sinterización, sin que desaparezca la estructura EPD durante la sinterización ni se produzca el agrietamiento durante el secado y la manipulación de la estructura. El comportamiento mecánico de las estructuras laminadas obtenidas se analizó mediante ensayos de flexión en tres puntos, con la carga aplicada en la dirección perpendicular a la superficie de las capas, y observaciones fractográficas. La estructura óptima obtenida es tolerante a las grietas debido a la deflexión de éstas por las capas internas durante la fractura.
