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“Año del Diálogo y la Reconciliación Nacional” UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE ING. DE MATERIALES

CURSO:

“ING. DE MATERIALES CERAMICOS” TEMA:

“SINTERIZACION” PROFESOR:

NOMBRE:

FECHA:

ING. LAZO

HUARANCCA HUARACHA DAVID TOÑO

3/07/2018 Arequipa - Perú 2018

PRACTICA SINTERIZACION OBJETIVOS La sinterización es un proceso de fabricación de piezas sólidas moldeadas, consistente en compactar a alta presión varios polvos metálicos y / o cerámicas mezcladas homogéneamente y, una vez compactadas, realizar un tratamiento térmico, a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, obteniéndose una pieza consolidada y compacta. Este procedimiento de fabricación proporciona una muy gran cohesión de los polvos, creando enlaces fuertes entre las partículas, que acaban uniéndose en un solo bloque con la forma de un molde determinado. La sinterización se utiliza de forma generalizada para producir formas cerámicas de berilio, alúmina, ferrita, titanato y circanatos. En la sinterización, las partículas, mediante coalescencia por difusión, continúan en estado sólido a pesar de la alta temperatura, para que esta temperatura permanece por debajo del punto de fusión del compuesto al que se quiere dar forma. En el proceso, la difusión atómica tiene lugar entre las superficies de contacto de las partículas para que resulten unidas químicamente, formando un solo bloque. FUNDAMENTO TEORICO La sinterización cerámica es un proceso de densificación. El calor que llega a la pasta sirve para desencadenar todo un conjunto de reacciones, entre las que cabe distinguir:     

Reacciones químicas Eliminación de porosidad Transformaciones cristalinas polimórficas Producción de microgrietas Creación de porosidad.

Todo esto conduce a una densificación de la masa, en donde el cuerpo adquiere una rigidez que le confiere las propiedades cerámicas características como resistencia: a altas temperaturas, a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los agentes atmosféricos, a casi todos los agentes químicos y el gran poder de aislamiento térmico y eléctrico. El sinterizado es esencialmente la eliminación de poros entre las partículas originales (acompañado de la contracción del material cerámico compactado) combinado con el crecimiento de grano y un enlace fuerte entre las partículas adyacentes. A través del sinterizado se logra:   

Consolidar la pieza Disminuir la porosidad al unir las partículas de polvo entre sí Densificar la pieza



El crecimiento de granos al unirse las partículas de polvo

Las partículas se sinterizan porque ocurren eventos a nivel atómico que minimizan la energía superficial. Por tanto, los factores que promueven el sinterizado son el tamaño de partícula, la temperatura y el tiempo. En resume que las etapas del sinterizado son 3: 1. Formación de cuellos (Etapa inicial) 2. Cambios en la geometría y encogimiento del compacto (Etapa intermedia) 3. Poros aislados y eliminación de la porosidad (Etapa final)

La Figura 4 ilustra diagramas esquemáticos de los cambios de estructura de poros durante la sinterización, a partir de partículas en el punto de contacto. El volumen de poros disminuye y el poro se vuelve más pequeño, hasta ser reemplazado por el límite de grano. Los criterios que se deben cumplir para que ocurra el sinterizado son:  

Un mecanismo de transporte de material debe de estar presente. Un medio de origen o fuente de energía para activar y mantener el transporte de material.

Los primeros mecanismos de transporte son difusión y flujo viscoso. El calor es la primera fuente de energía debido al contacto entre partícula - partícula y la tensión superficial.

La sinterización se produce por transporte de masa; la principal fuerza motriz es la reducción de la energía libre superficial. Fuerzas motrices de la sinterización: 1. La reducción de energía libre superficial GS 2. La tensión de vapor sobre zonas cóncavas 3. La concentración de vacantes en cuellos El sinterizado forma enlaces sólidos entre partículas cuando éstas son calentadas. Los enlaces reducen la energía superficial mediante la eliminación de la superficie libre, con la eliminación secundaria de áreas de límite de grano 14 vía crecimiento de grano. Con un calentamiento más extenso, es posible la reducción del volumen del poro, conduciendo a la contracción del compactado. La temperatura necesaria para inducir el enlace mediante el sinterizado y la posterior densificación depende del material y el tamaño de partícula.

EQUIPO A UTILIZAR 1. Balanza digital 2. Prensa hidráulica pequeña de 3 Tn.

MATERIAL A UTILIZAR 1. Arcilla roja 2. Espátula 3. Brocha 4. Vaso precipitado de 100 ml 5. Molde metálico 6. Pipeta gravimétrica 7. Embudo 8. Bagueta de vidrio

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Tomar las medidas del molde metálico (dibujar) Determinar los pesos de los componentes de la mezcla Pesarlos y mezclarlos, añadiendo agua según porcentaje indicado. Colocar la mezcla en el molde metálico, llenarlo. Colocar el molde metálico con la mezcla en la prensa Compactar hasta que ya no se pueda seguir ejerciendo más fuerza en la prensa

7. Abrir la llave de desfogue de la prensa y retirar el molde. 8. Retirar la muestra del molde, haciendo uso de la misma prensa y un tubo metálico hueco.

CUESTIONARIO 1.

Realice un diagrama de flujo de procedimiento

2. Defina sinterizacion La sinterización es un proceso de fabricación de piezas sólidas moldeadas, consistente en compactar a alta presión varios polvos metálicos y / o cerámicas mezcladas homogéneamente y, una vez compactadas, realizar un tratamiento térmico, a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, obteniéndose una pieza consolidada y compacta. Este procedimiento de fabricación proporciona una muy gran cohesión de los polvos, creando enlaces fuertes entre las partículas, que acaban uniéndose en un solo bloque con la forma de un molde determinado. La sinterización se utiliza de forma generalizada para producir formas cerámicas de berilio, alúmina, ferrita, titanato y circanatos. En la sinterización, las partículas, mediante coalescencia por difusión, continúan en estado sólido a pesar de la alta temperatura, para que esta temperatura permanece por debajo del punto de fusión del compuesto al que se quiere dar forma. En el proceso, la difusión atómica tiene lugar entre las superficies de contacto de las partículas para que resulten unidas químicamente, formando un solo bloque.

3. Cuáles son las etapas del proceso de sinterización:

El proceso de sinterización en los materiales cerámicos pasa por 4 etapas principalmente como son:

4. Cuales son los procesos de sinterización que depende :  La superficie específica de los granos en contacto: A mayor superficie especifica, la reacción tendrá lugar mas rápido. Triturando las partículas a los tamaños más pequeños permite lograr esto.  El contacto entre las partículas: A mayor contacto entre las partículas, la reacción que tendrá lugar será mas completa.  La consolidación con la presión de moldeo permite lograr esto.  Tiempo de la residencia  La temperatura 5. Cuáles son sus aplicaciones en la sinterizacion

Las distintas aplicaciones son:    

Fabricación de objetos con materiales refractarios. Fabricación de objetos con materiales de mucha pureza y composición de alta precisión. Fabricación de piezas con materiales difíciles de enmoldar. Fabricación de carburos metálicos.

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Fabricación de piezas metálicas porosas para utilizar como filtros. 6. Cuáles son las ventajas de sinterizacion

las ventajas de la sinterización son:   

Obtención de las piezas a temperaturas relativamente bajas (ahorro energético). Permite la obtención de las piezas directamente con su forma definitiva (proceso rápido). Se usa totalmente el material, sin generar residuos, como pueden ser virutas o polvo (ahorro de materias primas y productos).

7. Como se forma una sinterizacion a. Por estado solido b. Por sublimacion

8. Pasos para una sinterizacion En seguida se muestran los pasos para elsinterizado; 

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Obtención de polvos (metálicos, cerámicos, etc.).Esto se logra a través de de molidos, pulverización mecánica la cual hace q uetengamos hecho polvo nuestro material Compresión en frío de los polvos dentro de los moldes especiales (matrices).Se realiza en marices (moldes) de acero templado por medio de prensas hidráulicas omecánicas. Se

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suelen añadir lubricantes sólidos para que durante la compresión seproduzca una soldadura de los granos de polvo. Sinterizado de las piezas obtenidas.Consiste en calentar las piezas preformadas por compresión hasta lograr unasoldadura total de la masa. La temperatura de sinterización para lograr un total de recristalización de la masa, pero nunca debe de exceder su punto de fusión. Acabado de la pieza.Darle dimensiones finales correctas, también se someten a tratamientos térmicos ysuperficiales, mecánicos, dependiendo de qué polvo fue el que paso por este proceso. 9. Que efectos puden producir la sinterizacion

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Activación o inhibición (etapas iníciales). Homogeneización y formación de la solución sólida (durante la sinterización). Transformaciones de fase (enfriamiento). Precipitación de carburos (enfriamiento). Cambios dimensionales 10. Fuerzas motrices de la sinterización:   

La reducción de energía libre superficial GS