Comportamiento A Fluencia De Un Material Compuesto Tejido Sic/Sic

ANALES DE MECÁNICA DE LA FRACTURA, Vol. 18, (2001)

316 COMPORTAMIENTO A FLUENCIA DE UN MATERIAL COMPUESTO TEJIDO SIC/SIC L. Casas, M.R. Elizalde, J.M. Sánchez, I. Puente, J.M. Martínez Esnaola, A. Martín Meizoso y M. Fuentes Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas de Gipuzkoa (CEIT), Pº Manuel Lardizábal, 15, 20018 San Sebastián, y Escuela Superior de Ingenieros, Universidad de Navarra,Pº Manuel Lardizábal 13, 20018 San Sebastián.

Resumen. Se presentan en este artículo los resultados obtenidos en los ensayos de fluencia realizados con un material compuesto de matriz de SiC y compuestos basados en boro, reforzada con fibras de SiC de última generación. Se muestra un análisis fractográfico en el que se ha estudiado tanto la superficie de fractura como una sección transversal dela misma con el fin de determinar los distintos mecanismos de deformación, fractura y formación y propagación de daño que han tenido lugar, y la relación existente entre dichos mecanismos y las distintas condiciones de tensión (115-300 MPa) y temperatura (10001300ºC). Para ello se han medido entre otros parámetros la longitud de extracción de fibras, de haces de fibras, densidad y separación degrietas, etc. Abstract. This paper presents results of creep testing performed with a ceramic matrix composite in which a SiC matrix with boron additions has been reinforced with Hi-NicalonTM SiC fibres. The fracture surface and longitudinal and transversal sections have been analysed in order to define the deformation, fracture and damage mechanisms, and their relation with the different testconditions (115-300 MPa, 1000-1300ºC). Various fractographic aspects, such as fibre and bundle pullout, crack density and crack pattern are discussed.

1. INTRODUCCIÓN Una de las líneas de investigación más interesantes que se ha desarrollado en la última década, es la de aumentar la tenacidad y resistencia a fractura de los materiales cerámicos, manteniendo las propiedades que los hacen atractivospara aplicaciones a altas temperaturas. Con este fin se han desarrollado diferentes materiales compuestos de matriz cerámica, reforzados con fibras cerámicas, que mejoran sustancialmente las propiedades mecánicas de las cerámicas monolíticas y que las hacen utilizables en sistemas sometidos a altas temperaturas y tensiones tales como turbinas de aviación, etc. [1,2] Dos de los problemasfundamentales que se presentan a la hora de diseñar estos materiales son, por una parte el estado de carga multiaxial al que están sometidos la mayor parte de los elementos estructurales susceptibles de fabricarse con este tipo de materiales [3], y por otra la fragilización que se produce como consecuencia de las distintas reacciones de oxidación que tienen lugar, tales como oxidación de la matriz, fibras eintercaras fibra-matriz [1-7]. En cuanto a la existencia de estados de cargas multiaxiales se han desarrollado distintas formas de colocación de las fibras, de manera que sean éstas las que absorban estos esfuerzos. En este sentido se ha ido

evolucionando desde una simple cerámica monolítica con refuerzo unidireccional, hasta compuestos formados por varias capas de fibras tejidas en direcciónde carga y perpendicular a la misma (bidireccionales), o bien reforzadas a su vez con fibras en la dirección del espesor (refuerzo tridimensional). El problema de la oxidación de los materiales cerámicos compuestos, y más concretamente en los SiC/SiC, se ha afrontado mediante distintas estrategias. Una de ellas ha consistido en la deposición sobre las fibras de una intercara de C. Esta intercarapor un lado ha de impedir la oxidación de las fibras, siendo lo suficientemente fina como para permitir el despegue y el deslizamiento de las fibras, para así maximizar la trasferencia de carga entre fibras y matriz [4]. Además ha de tener un espesor tal que facilite la desviación de las grietas provenientes de la matriz y así no afecten a las fibras [4,5]. De éste modo el oxigeno que entra por...