Abstracto

En Química Orgánica 2018: Síntesis de compuestos de aluminato de magnesio reforzados con partículas cerámicas para aplicaciones de molienda - Saad Alotaibi

Manoj Mishra  

 Este proyecto tuvo como objetivo investigar la posibilidad de sintetizar un compuesto de aluminato de magnesio reforzado con partículas cerámicas para su uso como material de molienda. Generalmente, el aluminato de magnesio (MgAl2O4) se utiliza comúnmente en las industrias como refractarios. Debido a su alta estabilidad química, este proyecto tiene como objetivo ampliar las aplicaciones industriales del aluminato de magnesio para su uso como material de molienda. Los materiales de molienda se utilizan generalmente en el acabado del mecanizado de piezas metálicas para darle su brillo final. Este proyecto está diseñado para aumentar la dureza del aluminato de magnesio mediante la incorporación de partículas cerámicas duras como boruros o carburos. Se eligió carburo de titanio (TiC) para ser el refuerzo de la matriz de aluminato de magnesio. Este trabajo tiene como objetivo sintetizar un compuesto MgAl2O4-TiC en una forma altamente densa. El compuesto objetivo se sintetizará mediante síntesis autopropagante de alta temperatura (SHS). SHS es un proceso in situ que puede realizar la síntesis y la sinterización en un solo paso. Hasta donde sabemos, este compuesto en su forma densa no se prepara por SHS. Se investigarán diferentes factores que controlan las propiedades físicas y mecánicas del objeto final. Estos factores incluyen, tamaños de grano de los materiales de partida, carga de prensado, temperatura inicial de la reacción, cantidad de adiciones cerámicas y metálicas. Los compuestos de aluminato de magnesio/MoSi2 y aluminato de magnesio/Mo5Si3 se prepararon con éxito mediante síntesis de combustión con un énfasis especial en la termodinámica de las reacciones involucradas en el proceso. El método implica la carga de una reacción de formación exotérmica realmente débil de MgAl2O4 en una reacción de formación altamente exotérmica de MoSi2 y Mo5Si3. El material de partida fue una mezcla de MoO3, SiO2, Al y MgO. Se investigó el efecto del tamaño de grano de Al (−5 a −71 μm), el valor estequiométrico de MoO3 (0,7–1,25x), las adiciones de MgO (15–25 % en peso) y la presión de tratamiento (50 bar) en el proceso de síntesis. La microestructura de los productos de combustión se inspeccionó por SEM. Se encontró que el uso de un tamaño de grano de Al de -5 μm era necesario para completar la reacción. Se encontró que era necesario un valor estequiométrico más alto de MoO3 para recuperar su volatilización del medio de reacción. La adición de MgO como diluyente redujo la temperatura de combustión pero inesperadamente reaccionó con algunas cantidades de SiO2 y formó la fase Mg2SiO2 y Mo5Si3 en lugar de MoSi2. Sin embargo, se encontró que el aumento de la presión de reacción era el factor más eficaz para suprimir la volatilización de MoO3. Se investigan las propiedades mecánicas y la microestructura de los compuestos de espinela/tungsteno de aluminato de magnesio ricos en alúmina (14 y 22 % vol. W) obtenidos mediante prensado en caliente a 1650 °C en condiciones reductoras. La curva R para estos compuestos se estimó mediante el método de resistencia a la indentación y se comparó con la espinela monolítica obtenida en condiciones similares.El comportamiento de la curva R ascendente se observó especialmente dentro de los compuestos cuando el contenido de tungsteno era mayor. También se determinaron otras propiedades mecánicas como dureza, tenacidad, módulo de Young y resistencia a la flexión para ambos (compuestos y aluminato de magnesio monolítico). Los compuestos híbridos de matriz de aluminio (HAMC) son la segunda generación de compuestos que tienen potencial para sustituir a los compuestos reforzados individuales gracias a las propiedades mejoradas. Este documento investiga la viabilidad y factibilidad de desarrollar compuestos híbridos de bajo costo y alto rendimiento para aplicaciones automotrices y aeroespaciales. Además, también se han revisado las características de fabricación y el comportamiento mecánico de los HAMC fabricados por la ruta de fundición agitada. Las micrografías ópticas de los HAMC indican que las partículas de refuerzo están distribuidas de manera justa dentro de la aleación de la matriz y, por lo tanto, los niveles de porosidad se consideran aceptables para los compuestos fundidos. La densidad, dureza, comportamiento de tracción y tenacidad a la fractura de esos compuestos son comparables o superiores a los compuestos reforzados con cerámica. Se ha observado a partir de la literatura que el fortalecimiento directo de los compuestos se produce gracias a la presencia de materiales duros.