Resumen de Vitrocerámicos con bajo coeficiente de expansión térmica obtenidos por sinterización con cristalización concurrente en partículas vítreas de Li2O.Al2O3.XSiO2:
Los vidrios del sistema Li2O.Al2O3.XSiO2 (LAS) han recibido gran atención industrial y académica debido a su bajo coeficiente de expansión térmica (CTE), alta resistencia a la fractura cuando sufren cambios bruscos de temperatura y por su conductividad unidimensional de los iones de Li+ [1-4]. Las fases cristalinas en estos vitrocerámicos consisten de soluciones sólidas metaestables en las estructuras tipo beta cuarzo (hexagonal) y Keatita (tetragonal) [5-7]. La combinación microestructural de estas fases cristalinas, que se obtiene mediante un proceso controlado de precipitación, permite diseñar vitrocerámicos y materiales compuestos con alta resistencia al choque térmico, buena resistencia química, alta transparencia y mejores propiedades mecánicas respecto al vidrio de la misma composición [8, 9].
En la presente tesis, el objetivo general de la investigación fue conformar materiales vitrocerámicos con bajo coeficiente de dilatación térmica mediante procesos de sinterización en partículas vítreas del sistema de composición Li2O.Al2O3. XSiO2.
Para alcanzar este objetivo general fue necesario: Obtener vidrios mediante fusión y ruta química, caracterizar sus propiedades y estudiar sus procesos de cristalización y sinterización.
Obtener materiales vitrocerámicos mediante tratamientos térmicos partiendo de polvos vítreos obtenidos por fusión y por química húmeda.
Caracterizar los procesos de cristalización en función de las diversas variables implicadas (Temperatura, tiempo, velocidad de calentamiento, tamaño de partícula, etc.) Evaluar la densificación y sinterización de micropartículas vítreas de Li2O.Al2O3.XSiO2 en procesos con cristalización concurrente.
Caracterizar las propiedades térmicas y estructurales de los vitrocerámicos obtenidos en relación a la cinética de sinterización con cristalización concurrente de vidrios del sistema Li2O.Al2O3.XSiO2.
En el desarrollo del presente trabajo, se obtuvieron vidrios de composición química Li2O. Al2O3.XSiO2 con X entre 2 y 6, por fusión a partir de productos químicos de grado analítico. Dichos vidrios se sometieron a caracterización química, térmica y estructural, y se trataron isotérmicamente a diferentes temperaturas y tiempos. Posteriormente se estimaron, por medio de microscopía, las velocidades de crecimiento de cristales.
Con fines comparativos, mediante ruta química, se prepararon polvos micrométricos de la misma composición del material obtenido por fusión. Se evaluó una ruta modificada para la obtención de materiales amorfos del sistema Li2O.Al2O3.XSiO2 utilizando como precursores metal formiatos de litio y aluminio gelificados en medio acuoso en presencia de tetraetoxisilano. Las fases cristalinas desarrolladas fueron inducidas mediante un control estequiométrico y tratamientos térmicos apropiados.
Los geles calcinados a temperaturas entre 120°C y 1200°C, se caracterizaron térmica, estructural y morfológicamente.
Los materiales obtenidos por ambas rutas fueron sometidos a estudios experimentales de cristalización y sinterización para obtener materiales con un bajo coeficiente de dilatación térmica. De este proceso se extrajeron los valores de la caracterización en cuanto a la distribución de tamaño de partículas, la temperatura de transición vítrea (Tg), la densidad en verde (ρ0), la densidad del vidrio (ρ), la viscosidad (η (T)), la velocidad de crecimiento de los cristales (U (t)), el número total de sitios de nucleación de superficie por unidad de superficie (NS) y la densidad relativa de la muestra como función de la temperatura final (ρ (T)), necesarios para alimentar el proceso de simulación y modelación. Se realizaron simulaciones utilizando el modelo de Clusters y se verificó dicho modelo por medio de las variables experimentales obtenidas.
Finalmente, los materiales vitrocerámicos sinterizados se caracterizaron respecto a sus propiedades dilatométricas y mecánicas.
