Modelos de sinterización/densificación. Aplicación al cerámico YBa2Cu3Ox

Abstract

A partir de la teoría clásica de sinterizado de un aglomerado de partículas se describen diversos modelos que pueden ser aplicados a curvas dilatométricas obtenidas a velocidad de calentamiento constante. Los modelos representan el comportamiento densificatorio (i) durante las etapas inicial e intermedia del sinterizado en estado sólido (mecanismos de difusión por borde gano y por volumen) y (ii) con asis-tencia de fase líquida (etapas de reacomodamiento-flujo viscoso y solución-precipitación).Ajustes de los datos experimentales permiten calcular las energías de activa-ción asociadas a cada uno de estos mecanismos. Analizando los intervalos de tem-peratura donde actúan y comparando las energías de activación de cada uno de ellos, se puede determinar el mecanismo más probable en cada una de las regiones de contracción de la curvas dilatométricas. Se los aplica a datos densificatorios para compactos de YBa2Cu3Ox (YBCO-123) medidos en aire y bajo flujo de O2 puro. Se distinguieron diferentes regiones de densificación desde el inicio de la contracción de los compactos (≈ 830°C) hasta la zona de descomposición de la fase 123 (≈ 1010°C en aire y ≈ 1030°C en oxígeno). La zona de descomposición peritéctica del YBa2Cu3Ox también fue analizada por medio de dilatometrías isotérmicas. Estas per-mitieron establecer tres zonas con diferentes exponentes temporales de densificación.

From the classical sintering theory of particles agglomerates, several models that could be applied on dilatometric curves, obtained at constant heating rates, were described. The models depicted the densification behavior (i) during the initial and the intermediate solid stage sintering (mechanism of grain boundary and volume diffusion), and (ii) with liquid phase assistance (rearrangement-viscous flux and solutionprecipitation). These models allow us to calculate the activation energies associated to each of these mechanisms. By analyzing the temperature ranges where they act and comparing the activation energies of each one of them, the most probable mechanism can be determined in each one of the contraction regions of the dilatometric curves. They were applied to densification data for compacts of YBa2Cu3Ox (YBCO123) measured in air and under flow of pure O2. Different densification regions, from the beginning of the compacts contraction (≈ 830°C) to the decomposition zone of the phase 123 (≈ 1010 °C in air and ≈ 1030 °C in oxygen) were distinguished. The peritectic decomposition zone of YBa2Cu3Ox was also analyzed by isothermal dilatometries. These allowed establish three zones with different temporary exponents of densification.