La importancia de la segregación de itrio en la deformación plástica de nanocristales de circonia tetragonal dopada con óxido de itrio (YTZP)

Abstract

Muestras de YTZP (policristales de oxido de circonio dopado con itria) con tamaño medio de grano de 50 nm, puras y con un 10% en peso de diferentes fases vítreas han sido deformadas a carga constante en un rango de temperatura comprendido entre 1150-1200 ºC. Con dicho estudio se pretende caracterizar el comportamiento mecánico del material y estudiar la influencia de la segregación de itria en la frontera de los granos en los posibles mecanismos de deformación. Igualmente se ha llevado a cabo un estudio microscópico con el fin de obtener una completa caracterización del material. Se han analizado micrografías de las muestras recibidas y de las deformadas a partir de Microscopía Electrónica de Transmisión convencional (TEM), y de las fronteras de granos de dichas muestras por Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución (HRTEM). Se ha probado que la existencia de segregación catiónica hacia las fronteras de granos está relacionada con la falta de una tensión umbral. El parámetro n no se ve alterado por dicha segregación, en buen acuerdo con la ausencia de tensión umbral. . Palabras claves: Nanocerámicos, YTZP, fase vítrea, segregación. Importance of yttrium segregation on plastic deformation of nanocrystalline ytzia doped tetragonel zirconia (YTZP)Nano-sized YTZP (Yttria Tetragonal Zirconia Polycrystals) samples, pure and doped with 10 wt.% of different glassy phases have been crept in a range of temperature between 1150-1200 ºC. Macroscopic characterization of the mechanical behaviour of these material and a study on the effect of the grain boundaries yttria segregation on the mechanical response of these materials have been carried out. Moreover, a microstructural analysis by conventional Transmission Electron Microscopy (TEM) of both, as-received and deformed samples and a study of the grain boundaries by High Resolution Transmission Electron Microscopy are required to have a complete characterization of these materials. The yttrium segregation to grain boundary is related to the non existence of a threshold stress. The parameter n is not altered by this segregation and grain boundary sliding seems to be the deformation mechanism.Key words: Nanoceramics, YTZP, glassy phase, segregation. INTRODUCCIÓNLa ciencia de los nanomateriales es hoy día una de las líneas de investigación de más rápido crecimiento. Dentro de ella, los materiales cerámicos nanoestructurados despiertan un enorme interés, ya que pueden presentar propiedades muy diferentes a los materiales cerámicos convencionales, abriéndose así la posibilidad de diseño de materiales cerámicos con potenciales aplicaciones que los haga competitivos frente a los metales, tal como el "conformado superplástico" y uniones de materiales cerámicos (1). Los materiales cerámicos a base de circonia constituyen la vanguardia en este campo debido a la superplasticidad exhibida en el rango submicrométrico (2). Aunque es escasa la literatura existente para estos materiales cerámicos nanométricos, un primer análisis ha sido el estudio realizado por Gutiérrez Mo...