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CARACTERIZACION Y DESARROLLO DE FIBRAS CERAMICAS
A.R.Bunsell & M.H.Berger
Resumen: Las fibras cerámicas sintéticas han sido utilizadas para el refuerzo de aleaciones ligeras
desde los años 60. A lo largo de los años se han ido mejorando las propiedades de dichas fibras a altas
temperaturas, pasando de los 400°C, que pueden soportar las fibras de carbono, hasta los 1000°C,
capaces de soportarlas fibras de carburo de silicio sin variar sus propiedades mecánicas. A lo largo del
artículo se exponen los diferentes métodos de producción de fibras y las propiedades obtenidas en los
productos finales.

FIBRAS PRODUCIDAS POR CVD
En los años 60 se produjeron las primeras fibras
de boro y carburo de silicio, mediante la
deposición de una capa de estos sobre un fino
filamento de carbonoo wolframio. Las fibras
producidas por este método presentan un
diámetro del orden de 140 µm. Las fibras de
boro se suelen recubrir de una capa de B4C y
SiC para evitar su degradación al procesarlas
con el metal. En la Figura 1 se puede ver la
sección transversal de una fibra donde se
aprecia el núcleo de wolframio y el
recubrimiento exterior.

Las fibras de boro se obtienen según:
H2+ BCl3 → B + HCl
y las de carburo de silicio por
descomposición de clorosilatos según:

la

CH3 Si Cl3 → 3HCl + SiC
Las fibras de SiC con núcleo de carbono
presentan complicaciones por la existencia de
gradientes de concentración de carbono entre el
núcleo y el recubrimiento. Las fibras de SiC
parecen ser especialmente adecuadas para
composites de matriz de titanio.

FIBRAS DEALUMINA Y MULLITA

Figura 1. Fibra de boro con núcleo de wolframio

La primera fibra cerámica continua de pequeño
diámetro surgió en 1979 de la mano de DuPont.
Dicha fibra, denominada FP, estaba compuesta
por alúmina-α. Esta fibra se produce mediante
una mezcla de polvo de alúmina con un
precursor orgánico soluble en aluminio. La
mezcla se extruye y se somete a un
calentamiento en aire a1300°C, y otro mediante
una llama de propano. Este último produce una
fina capa de silicio que protege la fibra y
aumenta su mojabilidad en aleaciones ligeras. El
tamaño de los granos de alúmina de las fibras
FP es del orden de 0.5 µm, y el diámetro de las
fibras de 20 µm. En la Figura 2 se ve el aspecto
de la fractura intergranular de una fibra FP.

propiedades mecánicas hasta 800°C, y apartir
de 1000°C se observa un proceso de creep
acelerado por el ablandamiento de la sílice. A
partir de los 1127°C se produce la aparición de
mullita, convirtiéndose en una mezcla de esta y
alúmina.
Las fibras de la serie Nextel producidas por 3M
están basadas en mullita. Sus composiciones
varían según se muestra en la tabla 3.
Tabla 3. Composición de las fibras Nextel
Figura 2. Fibra dealúmina FP

Las fibras FP mantienen sus propiedades
mecánicas hasta los 1000°C. A partir de esta
temperatura aparecen fenómenos de creep, y
crecimiento de grano.
Otra fibra creada por DuPont para el refuerzo de
aleaciones ligeras fue la PRD 166. El principal
componente de esta fibra es alúmina-α, pero
tambien contiene un 20% en peso de circonia.
El tamaño de grano de la alúmina ronda los0.3
µm, y la circonia presenta un tamaño de grano
de 0.1µm. Esta fibra tiene una tensión de rotura
mayor que la FP, y el creep aparece a
temperaturas superiores a los 1100°C.
Mitsui Mining fabrica una fibra denominada
Almax, de alúmina-α, cuyo diámetro es de 10
µm. Esta fibra presenta unas propiedades peores
que las de la fibra FP, debido principalmente a
su gran porosidad. A temperaturaselevadas se
produce deslizamiento entre granos y
crecimiento de los mismos.
3M por su parte desarrollo la Nextel 610. A
diferencia con la Almax esta fibra posee gran
cantidad de impurezas (1.15%). Entre estas
impurezas se encuentra un 0.35% de SiO2 que
actúa como anclaje para evitar el crecimiento de
grano. El tamaño de grano de la alúmina es de
0.1 µm. La tensión de rotura es...