Resumen de Propiedades mecánicas a bajas y altas temperaturas del óxido de erbio
- español
Se han investigado las propiedades mecánicas del óxido de erbio (Er2O3) a temperatura ambiente y a altas temperaturas; existe un número muy escaso de estudios relativos al comportamiento mecánico de la erbia a bajas temperaturas, y ninguno a temperaturas elevadas. Para ello, se han preparado muestras sinterizadas a partir de polvo comercial de Er2O3 con una pureza del 99.9%. Tras la molienda y compactación del polvo, se sinterizó a 1500 °C en aire durante 10 h, obteniendo una densidad relativa del 95%. Las observaciones microestructurales muestran una distribución de granos equiaxiada y muy fina, con un tamaño de grano medio de 0.25 m. Se han realizado ensayos de calorimetría diferencial de barrido y de termogravimetría sobre el compuesto sinterizado para determinar su estabilidad térmica y estructural desde temperatura ambiente hasta 1400 °C bajo diferentes ambientes (oxidante, inerte y reductor). Se han realizado ensayos mecánicos a temperatura ambiente para determinar su microdureza Vickers y Bercovich, tenacidad a la fractura y módulo de Young. Las propiedades mecánicas a alta temperatura se han determinado por ensayos de compresión a velocidad de deformación constante (1.7x10-5 s-1 y 3.3x10-5 s-1) a temperaturas entre 1200 y 1300 °C. En este intervalo de solicitación se ha observado una transición frágil-dúctil. En el régimen de ductilidad se han determinado el exponente de tensión y la energía de activación de fluencia, que caracterizan el mecanismo de deformación plástica. Finalmente se han realizado simulaciones por el método de elementos finitos del comportamiento en fluencia del compuesto, que se han comparado con los resultados experimentales. Las distintas propiedades medidas del óxido de erbio se han comparado con las de otros materiales mediante los diagramas de Ashby.
- English
The mechanical properties of erbium oxide (Er2O3) have been investigated at room and high temperatures; at present, there are no studies that address the creep behavior of erbia at elevated temperatures, and the studies at low temperatures are very scarce. To this end, sintered samples have been prepared from commercial Er2O3 powder with a purity of 99.9%. After grinding and compacting the powder, it was sintered at 1500 ° C in air for 10 h, obtaining a relative density of 95%. Microstructural observations show a very fine and equiaxed grain distribution, with a mean grain size of 0.25 μm. Differential scanning calorimetry and thermogravimetry tests have been carried out on the sintered compound to determine its thermal and structural stability from room temperature up to 1400 °C under different environments (oxidizing, inert and reducing atmospheres). Mechanical tests have been carried out at room temperature to determine the Vickers and Bercovich microhardness, fracture toughness and Young's modulus. The high temperature mechanical properties have been determined by compressive tests at constant strain rate (1.7x10-5 s-1 and 3.3 x10-5 s-1) at temperatures between 1200 and 1300 °C. In these experimental conditions, a brittle-to-ductile transition has been observed. In the ductile regime, the stress exponent and the creep activation energy have been measured, which characterize the plastic deformation mechanism. Finally, finite element simulations of the creep behavior have been carried and compared with the experimental results. The various measured properties of erbium oxide have been compared with those of other materials using Ashby diagrams.
