Microstructure and mechanical properties measured by microindentation and nanoindentation of 4.5 YSZ coating elaborated by suspension plasma spraying

RESUMEN: En este trabajo se analizó la relación entre la microestructura de un recubrimiento de 4,5% en mol de circona estabilizada con itria (4.5YSZ) con sus propiedades mecánicas medidas por nanoindentación y microindentación. Los recubrimientos fueron elaborados por la técnica de proyección térmica por plasma atmosférico a partir de una suspensión de etanol y dos tipos de polvos (3 y 8% en mol de YSZ) con partículas de tamaño nanométrico. El análisis de la microestructura de la sección trasversal del recubrimiento de 4.5YSZ reveló una estructura bimodal, la que estaba compuesta de una zona con partículas semifundidas (ZS) y otra zona compuesta de lamelas con un alto grado de fusión (ZF). Los ensayos de nanoindentación mostraron una distribución Weibull bimodal para la dureza y monomodal para el módulo de elasticidad, lo que está relacionada con su estructura. Los ensayos microindentación (microdureza Vickers y módulo de elasticidad: E) presentaron una distribución Weibull monomodal. Estos resultados de microindentación estuvieron influenciados por el área de contacto de las zonas indentadas, ya que estas tomaban las dos zonas microestructurales (ZF y ZS) del recubrimiento de 4.5YSZ revelando una medición global de sus propiedades mecánicas.ABSTRACT: In this paper the microstructure of 4.5 mol% Yttria-Stabilized-Zirconia (4.5YSZ) coating and its mechanical properties measured by nanoindentation and microhardness was analyzed. The coatings were elaborated by suspension plasma spraying (SPS) from a suspension of ethanol and two types of powders (3 and 8 mol% YSZ) with nanosized particles. The analysis of the microstructure of the cross section of the 4.5 wt. YSZ coating revealed a bimodal structure, which was composed of a zone with semi-molten particles (ZS) and another zone consisting of lamellae with a high degree of fusion (ZF). Nanoindentation tests showed a bimodal Weibull distribution for hardness and monomodal Weibull distribution for elastic modulus (E), which is related to its structure. Microhardness tests (hardness Vickers and E) had a monomodal Weibull distribution. These results of microindentation were influenced by the contact area of the indentation zones, as they took the two zones (ZF and ZS) of the microstructure of 4.5YSZ coating revealing global measurement of their mechanical properties