Desarrollo y caracterización de materiales compuestos basados en óxido de circona estabilizado con itrio y cerio

Abstract

En los últimos años, se han realizado gran número de investigaciones acerca de las cerámicas basadas en óxido de circonio (ZrO2) debido a su gran interés como material estructural avanzado y a su uso en, por ejemplo, restauraciones dentales (pilares y prótesis). El interés reside principalmente en las cerámicas basadas en circona policristalina tetragonal (TZP) debido a sus buenas propiedades mecánicas, tanto de tenacidad, resistencia al desgaste como biocompatibilidad. A pesar del amplio campo de aplicación, el desarrollo de nuevos cerámicos basados en TZP no ha cesado debido a que el tipo de estabilizante empleado normalmente favorece solamente un tipo de propiedades del material. Por ejemplo, la circona TZP estabilizada con 10% molar de óxido de cerio (10Ce-TZP) posee una buena tenacidad para un cerámico de hasta 11 MPa·m1/2 y es resistente a la degradación hidrotérmica, mientras que por otro lado posee una dureza y una resistencia mecánica menores que otro tipo de cerámicas TZP. Por otro lado, la circona TZP estabilizada con 3% molar de óxido de itrio (3Y-TZP) posee una dureza y resistencia mecánica óptimas dentro de este tipo de materiales, mientras que es susceptible a degradación hidrotérmica y posee una tenacidad de sólo 3 MPa·m1/2. El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar materiales compuestos basados en circona 3Y-TZP y en circona 10Ce-TZP con el fin de combinar elevada dureza y tenacidad a la fractura además de ser resistentes a la degradación hidrotérmica. El trabajo se focaliza en la investigación de las condiciones óptimas de procesado de compuestos de 3Y-TZP y 10Ce-TZP y en su posterior caracterización. Las propiedades de los materiales compuestos (dureza, tenacidad de fractura y resistencia a la degradación a baja temperatura) se comparan con la de los materiales monolíticos. Finalmente se ha seleccionado una composición para la cual se obtienen unas buenas propiedades, y con el fin de mejorarlas se han estudiado modificaciones que se producen en dichas propiedades tras la adición de alúmina (Al2O3).