Fabricación y caracterización de materiales biomiméticos compuestos cerámico-metal

• Autores: José Vicente Barbosa García
• Directores de la Tesis: Alfonso Bravo León (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2016
• Idioma: español
• Número de páginas: 308
• Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Jiménez Melendo (presid.), Nieves Iglesias González (secret.), Rosa Isabel Merino (voc.), Concepción Real Perez (voc.), Emilio Jiménez Piqué (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología de Nuevos Materiales por la Universidad de Extremadura y la Universidad de Sevilla
• Materias:
  • Física
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Este trabajo recoge la fabricación y caracterización de compuestos cerámicometal o CERMETS en los sistemas SiC/Si/Al y SiC/Si/TiSi2. El proceso de fabricación se ha basado en el desarrollado para la obtencion de carburo de silicio biomórfico o bioSiC© por el Grupo de Materiales Biomimeticos y Multifuncionales de la Universidad de Sevilla, infiltración reactiva con silicio en preformas carbonosas obtenidas a partir de precursores celulósicos. Pero en lugar de usar silicio, se han tomado mezclas de éste con alumino o titanio en distintas proporciones para conseguir una matriz cerámica de SiC, restando en sus intersticios o poros, proporciones de Si/Al o Si/TiSi2 a medida. A fin de conseguir la máxima reproducibilidad posible y homogeneidad en las propiedades mecánicas, se ha optado por utilizar como precursor celulosico, tableros de fibras comerciales conocido como MDF o DM en lugar de maderas naturales. En la busqueda de las condiciones óptimas de fabricación de muestras química y estructuralmente estables en ambos sistemas a temperaturas de procesado por debajo del punto de fusión del silicio y potencialmente funcionales, se ha puesto de manifiesto, que no es posible introducir en los poros cualquier cantidad de alumino, o bien por la aparición de fases indeseable, o bien por la aparición de defectos que pongan en peligro la integridad estructural del material. Sin embargo para las muestras infiltradas con mezcla de silicio y titanio no existe tal limitación. La caracterización microestructural de las muestras obtenidas con éxito, así como la cuantificación de las fases cristalinas presentes en las mismas, se realizado mediante análisis no destructivos como el analisis de imágenes obtenidas por microscopía electrónica de barrido, o la difracción y fluorescencia de rayos X, poniendo especial interés en los metodos de refinamiento Rietveld y Lebail de los patrones de difracción polvo. Como novedad se ha introducido la tomografia axial computerizada o TAC. Mecánicamente las muestras se han caracterizado mediante ensayos de dureza, deformación en compresión y dilatometría. De ellos se ha constatado la variación que representa la introducción de una fase metalica con respecto a las propiedades mecánicas del bioSiC©, y la posibilidad de conseguir propiedades a medida según las proporciones de la fase metalica en los poros, como por ejemplo el coeficiente de dilatación, que en este trabajo se ha descubierto que resulta ser negativo en el bioSiC©, independientemente del precuror celulósico pirolizado para obtenerlo. Este inesperado resultado, ha desembocado en una busqueda de su origen, hallandose en el precursor celulósico pirolizado, esto es, la preforma carbonosa presenta un coeficiente de dilatación negativo que es trasferido al bioSiC© dada la instantanea trasformanción en carburo cuando entra en contacto con silicio líquido.