Caracterización mecánica del nano-compuesto Ce-TZP/Al2O3. Fatiga por flexión

Abstract

Este proyecto de fin de carrera ha sido dedicado al estudio, la caracterización y determinación del comportamiento a fatiga por flexión del nano-compuesto Ce-TZP/Al2O3 fabricado por la empresa japonesa Panasonic. El trabajo consta de una primera parte donde se caracteriza mecánicamente el material mediante el cálculo de sus propiedades, densidad, resistencia, coeficiente de Poisson y el módulo de Young. Posteriormente se realiza un análisis estadístico para el cálculo del módulo de Weibull tanto para los ensayos de rotura como de fatiga por flexión biaxial para cuatro rangos de carga máxima con un mismo dispositivo experimental de “ball-on-three-balls” (B3B). Se realizaron ensayos de rotura biaxial para determinar el valor de resistencia del material (σmax = 953.5 MPa). Se realizaron igualmente ensayos de fatiga cíclica en cuatro rangos de carga diferentes 75, 70, 65, y 60 % de la carga máxima. Se estableció como límite de tiempo para los ensayos un millón de ciclos, el número de probetas que sobrevivieron este número de ciclos varió según el rango de aplicación de carga máxima. A continuación, se han representados las curvas S-N, la distribución de la vida a fatiga, los campos de tensiones máximas gracias al cálculo analítico así como se realizó el análisis por elementos finitos. A partir de la observación de la superficie de fractura mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) se ha localizado zonas iníciales de fractura así como se ha estimado el tamaño crítico de la grieta de fatiga.