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Desarrollo de recubrimientos SOL-GEL base ZrO2 estabilizados con Y2O3 para la protección contra la oxidación húmeda a elevada temperatura del acero ferrítico p91

Resumen

En el presente trabajo de investigación se sintetizaron recubrimientos cerámicos base ZrO2:Y2O3 vía sol-gel para la protección contra la oxidación húmeda a elevada temperatura del acero ferrítico P91. Para ello se sintetizaron soles base ZrO2 los cuales se monitorearon mediante ensayos reológicos, medidas de pH y espectroscopía infrarroja (FTIR) para diferentes tiempos de envejecimiento y porcentajes molares de Y2O3. Los recubrimientos se depositaron mediante dip-coating y fueron tratados térmicamente a 60ºC por 2h y 600ºC por 24h. La caracterización de los recubrimientos se realizó por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido (MEB-EDX). La evaluación de la resistencia a la oxidación húmeda a elevada temperatura se realizó mediante ensayos gravimétricos a 600 y 800 ºC empleando un contenido de vapor de agua al 10% vol. por un tiempo de exposición de 100 h y los productos de oxidación fueron caracterizados por microscopía electrónica de barrido (MEB-EDX). Los resultados obtenidos mostraron que es posible obtener soles con gran estabilidad a lo largo del tiempo de envejecimiento, sin embargo, la adición del Y2O3 al sistema genera un ligero incremento de la viscosidad de los soles afectando en cierto grado su estabilidad. Por otro lado, su adición en los recubrimientos favorece la estabilidad de la fase tetragonal de ZrO2 pero incrementa el grado de amorficidad de la red cristalina. Con respecto a la protección de los recubrimientos sintetizados, estos presentan un excelente desempeño ante el medio oxidante empleado, para las dos temperaturas evaluadas. Adicionalmente, presentan la capacidad de retener parcialmente (a 800°C) las propiedades mecánicas del material base, indicando que pueden actuar como barreras térmicas, comportamiento que se hace más notable con la presencia de itrio en el recubrimiento.