Desarrollo de materiales compuestos de titanio obtenidos mediante conformado de suspensiones

De forma convencional, la cerámica se procesa utilizando tecnologías de polvos, bien sea en seco o en húmedo. Son los métodos de procesamiento a partir de suspensiones (vía húmeda) los que últimamente han permitido fabricar piezas con formas complejas, e incorporar estructuras u otro tipo de materiales (polímeros y metales) a las piezas cerámicas. El auge del procesamiento coloidal en cerámica se debe al avance experimentado por el conocimiento de la química coloidal de las fuerzas de interacción partícula-partícula en un medio líquido. Este trabajo propone una alternativa en la fabricación de estructuras complejas de materiales metálicos, y materiales compuestos de matriz metálica, basada en el procesamiento coloidal de suspensiones. Aunque el procesamiento coloidal no se aplica normalmente en metales, debido a su elevada densidad y alta reactividad superficial, la posibilidad de utilizar partículas metálicas de menor tamaño (< 20 μm) que en técnicas pulvimetalúrgucas convencionales, hace que éstas técnicas sean interesantes. El material metálico objeto de estudio es el titanio, y el material compuesto, titanio reforzado con fibras monocristalinas de alúmina. La limitación para un uso más extendido del titanio en la industria es el elevado coste de procesamiento. Las técnicas pulvimetalúrgicas emergen como una posible solución ya que simplifica enormemente el procesamiento. Sin embargo, existen limitaciones como la dificultad de prensado de polvos finos, o el engrosamiento de la microestructura durante la sinterización, que pueden ser abordados mediante técnicas coloidales. Estas técnicas permiten además conseguir dispersiones de fases homogéneas, lo que es necesario para la obtención de materiales compuestos, y una mayor libertad a la hora de obtener formas complejas. Sin embargo, las técnicas coloidales conllevan la creación de suspensiones estables en medio acuoso, lo que puede introducir un contenido de oxígeno no deseable en el titanio, que es muy reactivo. Estudios previos han demostrado que es posible el conformado de titanio mediante técnicas coloidales sin aumentar significativamente el contenido de oxígeno gracias al control de los aditivos empleados. En este trabajo se aborda por un lado el uso de varios aditivos para el conformado de suspensiones de titanio y por otro el uso de estas suspensiones para obtener materiales compuestos que pudieran mejorar las características del titanio elemental. Los objetivos son: Estudio del procesado de suspensiones de Ti por slip casting y gel casting. Estudio del efecto de los aditivos empleados sobre la densidad y características del material sinterizado final. Obtención de materiales compuestos Ti-alúmina mediante infiltración de suspensiones de titanio en una espuma de fibras monocristalinas de alúmina preconformada. Obtención de materiales compuestos de Ti-alúmina mediante dispersión de fibras monocristalinas de alúmina en una suspensión de titanio y conformado mediante colaje en cinta.Ingeniería Mecánic