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El uso de los materiales cerámicos en aplicaciones estructurales está limitado por la falta de fiabilidad asociada a su comportamiento frágil durante la fractura. Para extender su aplicación se ha propuesto el diseño de microestructuras que presenten tolerancia a los defectos debido a la actuación de mecanismos de refuerzo.
Este trabajo es una puesta al día sobre el estudio del comportamiento mecánico de los materiales cerámicos estructurales y su caracterización. En primer lugar, se revisan los parámetros de fractura utilizados para caracterizar materiales frágiles y los criterios de control estadístico que permiten determinar la probabilidad de que se sobrepasen los factores de seguridad exigidos en cada aplicación. A continuación, se discuten los mecanismos de refuerzo que se pueden desarrollar en los materiales cerámicos a través del diseño microestructural.
En los materiales cerámicos en los que la actuación de mecanismos de refuerzo conduce a un comportamiento significativamente distinto del puramente frágil, los parámetros derivados del tratamiento lineal elástico (factor crítico de intensidad de tensiones, KIC, y tasa crítica de liberación de energía, GIC), determinados experimentalmente, dejan de ser propiedades intrínsecas del material, independientes del tamaño de grieta y el sistema de carga. El presente trabajo revisa los parámetros mecánicos propuestos para la evaluación de la tenacidad de fractura de los materiales cerámicos reforzados y los métodos utilizados para su determinación. Se analizan los siguientes parámetros mecánicos: trabajo de fractura (γWOF), valor crítico de la integral J (JIC) y curva R. Para su determinación se proponen ensayos de fractura estable, que aseguran que la energía suministrada durante el ensayo se emplea únicamente en la propagación de la grieta.

Este trabajo presenta un estudio de muestras crecidas direccionalmente del sistema Al2O3-ZrO2 (3 mol% Y2O3) en su composición eutéctica con pequeñas adiciones de óxido de titanio (1% de TiO2 en peso). Se analizan los cambios microestructurales inducidos por esta adición mediante SEM (EDX) y se estudian los cambios en su comportamiento mecánico medido por flexión en tres puntos, así como la tenacidad de fractura mediante indentación Vickers. Con velocidades lentas de solidificación (10 mm/h) se obtiene en ambos casos una microestructura homogénea e interpenetrada, mientras que a velocidades mayores, 300 y 1000 mm/h, se forma una estructura en las que las fases se organizan en forma de colonias o células, siendo éstas de menor tamaño en las muestras dopadas. Esta disminución en el tamaño viene acompañada de un aumento de la tenacidad de fractura medida por indentación.

Recientes investigaciones en el campo de los materiales cerámicos han dado cuenta de la importancia de la metaestabilidad para obtener estructuras con características singulares. Durante la consolidación del material las fases mestaestables se transforman en una estructura donde se produce la inhibición del crecimiento de grano. Este efecto  es una consecuencia directa de la inmiscibilidad de dos fases en estado sólido. Los  nanocomposites conseguidos, gracias a su pequeño tamaño de grano y a su estructura uniforme, exhiben unas interesantes propiedades como elevada dureza y tenacidad.
Estas fases metaestables pueden ser producidas por diversas técnicas entre las que se encuentra la proyección térmica. En concreto en este trabajo se ha empleado  la Proyección por plasma (APS). Las fases de partida inmiscibles, son fundidas y homogeneizadas durante su corta estancia en la zona caliente del plasma. Seguidamente, las partículas fundidas  y aceleradas por el plasma, se someten a un enfriamiento rápido o temple (quenching) en un medio líquido, como el agua o en un substrato enfriado con nitrógeno líquido, formándose a través de este proceso las fases metaestables.
El principal objetivo de este trabajo ha sido la obtención de polvos cerámicos metastables a través de la aplicación de APS y el establecimiento de un proceso de temple conducente a la formación de fases metastables así como la caracterización estructural de éstas. Como última etapa del trabajo se han estudiado los materiales nanoestructurados conseguidos tras realizar tratamientos térmicos.

Se depositaron películas de nitruro de boro (BN) sobre sustratos de silicio mediante  CVD térmico utilizando mezclas  de diborano y amoníaco. Se estudió el efecto de la temperatura de deposición (T), en el rango 500 – 1000 ^oC, sobre las características estructurales y ópticas de las muestras de BN. La velocidad de deposición alcanza su máximo (1600 Å/min) a T = 900 ^oC. La energía de activación (Ea) de la reacción NH₃ + B₂H₆, determinada a partir de la representación de Arrhenius, es de 13.6 kcal/mol en el rango 500 – 900 ^oC. La espectroscopia IR reveló la existencia de diferentes bandas correspondientes a enlaces B‑H, N‑H y B-N. La concentración  de especies B-H y N-H está por debajo del nivel de detección mediante IR en las películas de BN depositadas a T ≥ 800 ^oC. El análisis químico por espectroscopia XPS muestró la presencia de enlaces B‑B y B‑N. Al aumentar la temperatura de deposición se produce una disminución de los enlaces B‑B, lo que favorece la formación de BN casi-estequiométrico a T = 1000 ^oC. A esta temperatura las  películas resultantes de BN son altamente transparentes con un índice de refracción de 1.7. Las películas de BN depositadas a T ≤ 900^oC son amorfas, sin embargo a T = 1000^oC cristalizan parcialmente con una estructura turbostrática.

Partiendo de fibras monocristalinas de ZrO₂(Er₂O₃) tetragonal fabricadas por un procedimiento de fusión zonal con láser (LHFZ), se efectuaron ensayos de flexión en los que se medía la resistencia mecánica en función de la temperatura (25 a 800 ºC) y el medio (aire o agua). Los ensayos fueron realizados a distintas velocidades con objeto de establecer la susceptibilidad a las condiciones ambientales. La susceptibilidad  ambiental de la ZrO₂(Y₂O₃) se había asociado siempre a la desestabilización de la fase tetragonal, pero el análisis de las superficies de fractura mediante microscopía electrónica de barrido y espectroscopia Raman confocal muestran una ausencia completa de fase monoclínica en las superficies de fractura de las fibras. Esta ausencia, junto con los ensayos complementarios sobre fibras sometidas a tratamientos de recocido para eliminar las tensiones residuales provenientes del procesado, indican que el crecimiento subcrítico de grieta se debe a un mecanismo de corrosión bajo tensión.

Es posible preparar materiales híbridos inorgánico-orgánicos incorporando una fase orgánica sobre un sol obtenido por hidrólisis de metalorgánico mientras se aplican ultrasonidos de alta potencia. Cuando las dos fases quedan químicamente enlazadas resulta un sono-ormosil (de ORganic MOdified SILicate) conocido también como ormosil duro.  Unas de las aplicaciones de estos materiales atañe el dominio de la biotecnología pues llegan a ser bioactivos cuando contienen Ca, cumpliendo con ello el primer requisito para su validez como implantes óseos. La fuente de calcio, seleccionada para optimizar el proceso de secado supercrítico en etanol, ha sido partículas de wollastonita, (CaSiO3), material bioactivo, lo que al influir sobre el volumen poroso y el radio de los poros, permite controlar la densidad y situar la resistencia mecánica en el intervalo de valores propios de los huesos humanos esponjosos. Por otra parte, los poros pueden hacerse químicamente activos y usarse como soportes estructurales para la captación y fijación de gases.

El recinto amurallado de Talamanca de Jarama tiene una larga historia llena de conflictos bélicos que lo han destruido en numerosas ocasiones. Por este motivo, la muralla ha sufrido numerosas etapas de reconstrucción y ampliación (s.IX, s.XIII, s.XIV y s.XVII), a las que hay que añadirle numerosas intervenciones de restauración en el último siglo (s.XX). Los ladrillos junto con los tapiales y las piedras son los principales materiales de construcción identificados.
Los ladrillos estudiados por microscopía de luz polarizada (MO), difracción de rayos X (DRX), espectroscolorometría, ultrasonidos y porosimetria de intrusión de mercurio, han permitido diferenciar cinco tipos, pertenecientes a distintas épocas de fabricación. Son los ladrillos más antiguos (tipo I) y los más modernos (tipo V), los que más diferencias muestran entre sí. En general, los cinco tipos de ladrillos presentan heterogeneidades debidas a una fabricación deficiente y que son las responsables del proceso de deterioro que les afecta, aunque estos ladrillos hayan sido colocados recientemente, en la última intervención.

En el presente trabajo, se estudia el comportamiento no lineal mostrado por la temperatura de transición vítrea y por la resistencia a la compresión de vidrios del sistema CaO-MgO-Al2O3-SiO2, cuando una parte del CaO contenido en los mismos es sustituido por una mezcla de BaO/SrO, en relación molar  variable. Factores importantes para que se de este comportamiento son la diferencia entre pesos atómicos, radios iónicos e intensidad de campo de los iones Ba2+ y Sr2+ y los del propio ión Ca2+. Otro factor considerado ha sido la probable existencia de una separación de microfases originada por la adición de BaO y/o SrO, junto con la presencia de flúor y magnesio en los vidrios. Otras propiedades estudiadas, en función del CaO sustituido, han sido la densidad, el volumen molar del vidrio, el volumen molar del oxígeno, la fracción de empaquetamiento, y la resistencia química en medios acuosos neutros, básicos y ácidos. En general, el refuerzo estructural del retículo vítreo causado por la sustitución parcial del CaO por una mezcla de BaO/SrO viene acompañada por una mejora en la resistencia alcalina, lo que hace que estos materiales sean adecuados para aplicaciones en ambientes corrosivos y especialmente en medios básicos.