Resumen:
Durante los últimos años se han investigado y desarrollado diferentes materiales
para diversos ámbitos de aplicación industrial, sin necesidad de indagar, solo
basta con observar nuestro alrededor y son tangibles los avances y aplicaciones
de nuevos materiales por ejemplo en la industria del transporte, aeronáutica,
militar, naval, del deporte entre otras.
Con este contexto, en esta investigación se han desarrollado materiales cerámicos
para posibles aplicaciones en particular en la industria textil basados en la
investigación de materiales cerámicos avanzados en donde se ha considerado
principalmente el diseño del proceso de manufactura; buscando un material con
propiedades específicas para mejorar las propiedades físicas de densidad y
porosidad, sus propiedades mecánicas de dureza, tenacidad a la fractura, así
como el de un proceso de menor costo, fácil, y con ahorro de energía. Se pretende
establecer condiciones ideales para la fabricación de estos materiales que se
proponen en este proyecto, a través del rediseño del proceso, en la busca de
mejorar las propiedades físicas y mecánicas de las ya existentes en el mercado y
así mismo cumplir con materiales que tengan características que puedan aportar
nuevos resultados para la industria textil.
La cerámica avanzada utilizada en este trabajo es oxido de aluminio también
conocido como Alúmina (Al2O3) y la consolidación de este material se realiza
mediante el proceso de sinterización en estado sólido considerando como variable
de estudio la temperatura en el proceso de sinterización y el agregado de
aglutinantes de las muestras durante la compactación. Considerado que la etapa
de conformado o compactado es el primer paso antes de la sinterización.
La etapa de compactado inicia tomando en cuenta la no aplicación de aglutinantes
en el material; es decir, se compactan muestras de material de únicamente polvos
de alúmina comercial que servirán como referencia y comparativo cuando en esta
misma etapa se compacten materiales usando aglutinantes como: Alcohol
Polivinílico (PVA) y Polietileno Glycol (PEG) teniendo en cuenta que este hecho
tiene un efecto en la consolidación del material.
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El compactado de las muestras se realiza a partir de polvos de alúmina utilizando
un dado de acero grado herramienta aplicando una presión uniaxial de 200 MPa
en frio para obtener muestras cilíndricas de 20 mm de diámetro y 4 mm de
espesor también llamadas muestras “en verde”, y son llamadas así porque han
pasado por el proceso de sinterización, el tiempo de la carga máxima de trabajo es
aplicada durante 30 segundos. Posteriormente los compactos en verde se
someten al proceso de sinterizado o consolidación en estado sólido a 1600°C
durante 1 hora utilizando un horno de resistencia eléctrica de alta temperatura.
Una vez consolidados los materiales se le hace un análisis microestructural
mediante microscopia óptica (MO), y sus propiedades físicas de densidad y
porosidad se determinan por el principio de Arquímedes, y después son
determinadas sus propiedades mecánicas de dureza y tenacidad a la fractura.
Los resultados de las pruebas físicas de densidad y porosidad indican que la
incorporación de los aglutinantes en la etapa del conformado como Alcohol
Polivinílico (PVA) y Polietileno Glycol (PEG), mejoran las características físicas
para el manejo de los materiales en verde, mientras que las muestras sinterizadas
no presentan rastro de estos aglutinantes con respecto a las muestras que no lo
contienen, además se observan cambios microestructurales en estos mismos
materiales.