Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2000)
Propiedades mecánicas de cermets basados en diboruro de titanio
Abstract
Mechanical properties of titanium diboride (TiB2) cermets critically depend on the composition of the binder phase. Both, fracture toughness and hardness, are substantially increased by avoiding the formation of extremely brittle secondary borides formed during sintering by chemical reactions between TiB2 and the metallic additives. Fractographic observations of TiB2 cermets without secondary borides show the presence of ductile ligaments of the binder phase bridging the advancing crack tip. The powder metallurgy processing route applied to these materials allows modification of the binder phase structure from the ferritic iron-aluminium phase to Fe-Ni-Al austenite by changing the aluminium content of the powder mixtures. The highest toughness values have been obtained for the TiB2 cermets with an austenitic binder phase. X-ray diffraction analyses of the fracture surfaces of such samples show that the binder phase is metastable exhibiting stress induced martensitic transformation during fracture. This new family of materials presents an outstanding combination of hardness and toughness, comparable to those obtained with commercial grades of tungsten carbide (WC) hardmetals.<br><br>Las propiedades mecánicas de los cermets basados en diboruro de titanio (TiB2) dependen críticamente de la composición de la fase ligante. Se ha comprobado que tanto la tenacidad como la dureza aumentan significativamente si se evita la formación de boruros secundarios durante la sinterización en fase líquida. Las observaciones fractográficas realizadas en cermets basados en TiB2 sin boruros secundarios confirman el comportamiento plástico de la fase ligante durante la fractura. La ruta pulvimetalúrgica aplicada a estos materiales permite la modificación intencionada de la estructura de la fase ligante desde ferrita a austenita mediante adiciones de aluminio a las mezclas de polvos. Los valores de tenacidad más elevados se han obtenido para los cermets con matriz austenítica. El análisis mediante difracción de rayos X de la superficie de fractura de estos materiales confirma que la fase ligante experimenta transformación martensítica durante la fractura, mecanismo de aumento de tenacidad ya observado en otros sistemas. Esta nueva familia de materiales duros presenta una excelente combinación de dureza y tenacidad, comparable a la obtenida con grados comerciales de carburos cementados (WC-Co).
