DILATOMETRIA Presentado por: Viviana Candela David Montilla Merly Salcedo Omar Serrano Henry Anaya
C O N T E N I D O
C O N T E N I D O
INTRODUCCIÓN Los materiales cerámicos durante diferentes proceso como cocción, sinterización, entre otros, experimentan cambios dimensionales debido al calentamiento y enfriamiento a los cuales son sometidos. Para entender el comportamiento de los cerámicos durante dichos procesos, se desarrollaron diferentes técnicas de caracterización como la dilatometría. d ilatometría.
CONCEPTO La dilatación se da en todo cuerpo, que por los efectos del calor sufren algunos cambios. Estos consisten en el aumento o la disminución de las dimensiones del material sometidos a dichos cambios de temperatura.
DILATOMETRIA La dilatometría es una técnica con una amplia precisión usada para medir el cambio en la longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura. Esta se utiliza en la mayoría de los materiales solidos metales cerámicos, polvos pastas en función de la temperatura
DILATOMETRO Dilatómetro lineal simple
Solo materiales metálicos No permite dar un seguimiento de la variación deformación vs T. Temperatura Limite Porcentaje de errores altos en las mediciones
DILATÓMETROS DE ÚLTIMA GENERACIÓN
RANGOS DE TEMPERATURAS
DILATÓMETRO HORIZONTAL
TIPOS DE ANÁLISIS
DILATOMETRIA EN MATERIALES CERAMICOS Técnica de dilatación lineal térmica: Mide la dilatación-contracción y se puede expresar de la siguiente manera: Porcentaje del aumento de la longitud inicial Coeficiente de dilatación termina lineal
FACTORES QUE AFECTAN LA DILATOMETRIA
CONSTITUCIÓN QUÍMICA óxidos que entran en la composición del cuerpo en cuestión, y minerales que se han formado en su caso a partir de ellos, el cuarzo presenta polimorfismo.
MACROESTRUCTURA DEL MATERIAL comprende la existencia de granos de distintos tamaños, fase vítrea, posible orientación de los cristales según su forma geométrica y porosidad.
PROCEDIMIENTO Esta técnica se realiza bajo la siguiente norma:
ASTM E228-11 Dilatación térmica lineal de materiales solidos
PROCEDIMIENTO 1) Medir la longitud inicial de la muestra.
6) Seleccionar el programa de calentamiento mas adecuada para el tipo de material que se es probado.
2) colocar la muestra en el dilatómetro
5) Registrar la lectura de temperatura (To)
3) Asegurarse que la barra empuje este en contacto con la muestra.
4) Insertar el dilatómetro ya montado (con la muestra) en el horno criostato
7) Se debe con siderar una r eevaluación
Existen unas series de ecuaciones en función de datos obtenidos a través del dilatómetro Esto lleva a una determinación del material según la norma ASTM E228-11
CALCULOS
Calculo de la expansión térmica lineal de la muestra.
Calculo de los coeficientes de expansión térmica media, dividiendo por los rangos de temperaturas
OTRAS NORMAS USADAS
ASTM C1470 -06 Guía estándar para propiedades térmicas de cerámicos avanzados. ASTM E831-12 Método estándar para determinar expansión térmica lineal de materiales solidos por análisis termodinámico. ASTM C824-91 muestras para expansión térmica esmaltados por dilatometría.
Preparación de determinar la lineal de vidrios el método de
ARTICULO “Expansión térmica de Ba2ZnSi2O7, BaZnSiO4 y la serie de solución solida BaZn2_xMgxSi2O7 (0≤x ≤ 2),
estudiada por difracción de rayos X a altas temperaturas y dilatometría” Marita Kerstan, Matthias Muller, Christian Russel Otto-Schott-Institut, Jena University, Fraunhoferstr. 6, 07743 Jena, Germany 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.
ARTÍCULO OBJETIVO PRINCIPAL Medir el comportamiento de la expansión térmica de silicatos de zinc y bario estudiada tanto por difracción de rayos X a altas temperaturas y dilatometría en una solución de BaZn2Si2O7 y BaMg2Si2O7
Palabras claves: Silicatos de Zinc Bario Silicatos de Zinc Manganeso Bario Expansión térmica Difracción de rayos X a altas temperaturas Dilatometría
ARTICULO INTRODUCCION Los materiales con altos coeficientes de expansión térmica son usados en sistemas de altas temperaturas, un ejemplo son los materiales de sellado, estos pueden remplazar a los vidrios con altas temperaturas de ablandamientos, debido a que el vidrio posee un bajo coeficiente de expansión. En este artículo se determinó el comportamiento de expansión térmica Ba2ZnSi2O7, BaZnSiO4 y BaZn2Si2O7 que fueron caracterizados por rayos x a altas temperaturas y por dilatometría.
ARTICULO
Se estudio la capacidad del material ( vidrio) pueda ser utilizado como pilas de combustible (SOFCs) o como reactor de altas temperaturas, en donde se requieren para resistir altas temperaturas, así como ciclos térmicos estables durante largos periodos de tiempo.
ARTICULO
Figura 1. Difractograma de la especie BaZn2Si2O7 a diferentes temperaturas.
ARTICULO
Para la preparación de la muestra del dilatómetro, se trabajaron los respectivos polvos de silicatos con un tamaño < 63 um. Para la dilatometria se uso un dilatómetro NETZSCH dil 402 pc con una velocidad de calor de 5 K/ min.
Figura 2. dilatómetro NETZSCH dil 402
ARTICULO Resultados
El coeficiente de expansión térmica es calculado como la expansión en las tres direcciones ortogonales Para el BaZnSiO4 el coeficiente de expansión térmica es 9,7*10-6 /K , en este caso la expansión es fuertemente anisotrópica y sobre la dirección cristalográfica eje c mas del doble que en otras direcciones. La expansión térmica del BaZn2Si2O7 es 2,5 veces mas larga que la expansión de los otros dos compuestos , sin embargo en el eje c es negativa .
ARTICULO
Figura 3. Dilatación en función de la temperatura para el silicato de Zinc Bario
Figura 4. Dilatación de la solución solida en función de la temperatura
ARTICULO
Tabal 1. valores de la técnica medida con el HT-XDR y con el dilatómetro convencional
ARTICULO CONCLUSIONES
En el rango de las temperaturas de los ciclos térmicos los compuestos Ba2ZnSi2O7, BaZnSiO4 y BaZn2Si2O7 exiben coeficientes de 8,9, 9,7, 23,3 *10-6/K. La solucion solida exihibe una transicion desde las bajas temperaturas hasta altas temperaturas , el efecto de volumen puede corre paralelo.
