Composites ceramicos basados en nitruro de silicio para herramientas de corte

Abstract

Los objetivos del presente estudio fueron el desarrollo y la caracterizacion de composites ceramicos basados en si3n4. Los composites se obtuvieron mediante la adicion de particulas de zro2, zrc o tic o "whiskers" de sic a las composiciones de referencia, las que fueron densificadas con adiciones de y2o3-al2o3 o ce2o3-al2o3. El estudio de la cinetica de densificacion mostro la existencia de dos etapas. En la primera, que consiste en un reordenamiento de las particulas y la transformacion de alfa- en beta-si3n4, se comprobo que la adicion de particulas solubles en la fase liquida aumenta la velocidad de densificacion. La presencia de particulas no reactivas, tales como tic, genera tensiones hidrostaticas de traccion en la matriz que retrasan la densificacion. En la segunda etapa, en la que la contraccion se debe a procesos de difusion, la influencia de las particulas es menos marcada y la densificacion depende sobre todo de los efectos de la descomposicion termica de si3n4. La microestructura de los materiales sinterizados esta compuesta por granos alargados de beta'-si3n4 y una fase intergranular que cristalizo principalmente como y2si2o7. En los materiales con adiciones de tic y sic no se observaron reacciones entre las particulas o los "whiskers" y la matriz. Por otro lado, la reaccion entre zro2 y si3n4 produce una distorcion de la red de la fase tetragonal, convirtiendola en una fase t'-zro2 no transformable. Con el fin de caracterizar el comportamiento de las herramientas de corte, se estudiaron la resistencia a la oxidacion, las propiedades mecanicas y las caracteristicas de desgaste. La caracterizacion microestructural del producto oxidado sugiere que la velocidad de la oxidacion esta controlada por la difusion hacia el exterior de o2 y la difusion de los productos gaseosos de la reaccion (n2,co2) hacia la capa exterior. Los materiales compuestos son algo menos resistentes a la oxidacion debido a las mayores gan