Desarrollo de una nanocerámica densa basada en la formulación alúmina-carburo de titanio

Resumen

La Nanociencia, la Nanotecnología, y en particular la ingeniería de los nanomateriales, es uno de los campos de investigación más prometedores y actualmente está revolucionando los métodos de producción y fomentando la aparición de nuevos mercados. Desde un punto de vista tecnológico, las potenciales aplicaciones de los nanomateriales en campos tan diversos como la medicina, la biotecnología, la industria aeroespacial, la alimentación o la máquina herramienta hacen pensar en una nueva revolución tecnológica. En el campo de los materiales másicos, el interés en fabricar nanocerámicas con tamaño de partícula sinterizada menor de 100 nm es debido a que se espera que esos materiales tengan propiedades inusuales. Sin embargo, la sinterización de cerámicas con microestructura nanométrica es una meta que todavía no ha sido alcanzada ya que actualmente existen dos importantes problemas durante el procesamiento que impiden la densificación de nanopolvos cerámicos. Estos problemas son la desaglomeración del polvo inicial y el crecimiento de tamaño de grano durante la etapa de sinterización. El objetivo de este trabajo de investigación consiste en abordar los dos retos citados mediante la utilización de una técnica de sinterización novedosa como las microondas para evitar el crecimiento de tamaño de grano y un estudio de la fase de desaglomeración. Se ha seleccionado una formulación cerámica con la que trabajar considerando un campo de aplicación en el que un incremento de las propiedades de dureza y tenacidad sean críticas. Este campo de aplicación es el de las herramientas de corte donde estas propiedades son críticas para mejorar su tiempo de vida útil. El sector de la máquina herramienta, herramientas de corte y utillajes es de máximo interés ya que se trata de un sector de gran trascendencia en España. De entre las formulaciones cerámicas que se utilizan actualmente en las herramientas de corte se ha seleccionado la formulación Al2O3 +30%TiC. Partiendo de nanopolvos cerámicos de alúmina y carburo de titanio en la proporción citada se pretende que la densidad final del material sinterizado sea del 95% como mínimo, es decir sea una nanocerámica densa. En segundo lugar que las dos fases estén dentro del dominio nanométrico. Es decir, las partículas que componen el material sinterizado deben de tener todas sus dimensiones en el dominio nanométrico, que es entre 1 y 100 nm. La nanocerámica deseada en este trabajo de tesis debe de tener una distribución homogénea de los granos de las dos fases. Por último, se pretende que la distribución nanométrica de sus granos le proporcione propiedades mejoradas para su aplicación como herramienta de corte.