Procesado de materiales compuestos cerámicos de matriz de sílice y fibras cerámicas

González Gascón, Noelia
Mora Alfonso, Mario (dir.) ; Tomás Gimeno, María (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2012
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica

Ingeniero Técnico Industrial (Esp. Química Industrial)

Resumen: El presente Proyecto Fin de Carrera tiene por objeto central el proceso de fabricación de materiales compuestos cerámicos de sílice reforzados con fibras de tipo cerámico. El método seleccionado para la fabricación de estos composites consiste en la impregnación de las fibras cerámicas con una suspensión. Posteriormente, la consolidación del material tiene lugar bajo presión a temperatura controlada. Durante la compactación se produce la transición de la suspensión fluida, sol, a un estado de gel. Finalmente, si es necesario se aplican tratamientos térmicos de sinterización. La primera parte de este proyecto presenta los estudios realizados para la obtención de una suspensión estable y homogénea a partir del polvo de sílice suministrado. Para ello es necesario acondicionar el polvo de partida mediante un proceso de molienda hasta conseguir una distribución de tamaño de partícula adecuada. La estabilización de las partículas cerámicas se consigue mediante la adición de un defloculante y ajustando el pH hasta la región de máxima estabilidad. El análisis de la estabilidad de las suspensiones se ha realizado mediante medidas de potencial zeta y reología. Una vez determinadas las condiciones de estabilidad de las suspensiones, en la segunda parte del proyecto, se exponen los trabajos realizados para la fabricación de materiales compuestos y los procedimientos seguidos para optimizar la materia prima sin perjuicio de las propiedades mecánicas del composite. Para ello, se han seleccionado fibras comerciales de silicatos de alcalinotérreos suministradas por la empresa Unifrax. Se ha analizado la influencia que ejerce la densidad de las fibras, el número de capas de fibras superpuestas para su laminado y la realización de tratamientos térmicos en la densidad y resistencia a flexión de las muestras finales procesadas. Los resultados obtenidos indican que el proceso más adecuado consiste en la preparación de una suspensión del 41% vol. de SiO2 en silicasol molido durante 1 hora a 500 rpm en un molino planetario de bolas, con la adición de 1.5% de Duramax D3005 y a pH 9.2. La mayor resistencia a flexión se ha conseguido para 2 capas de fibras de tipo Insulfrax de densidad 96 kg/cm3 tras un tratamiento térmico a 900 ºC durante 6 horas.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera