Fabricación y caracterización mecánica de carburo de silicio biomórfico obtenido a partir de madera comercialmente disponible en el Perú

Abstract

Compuestos biomórficos de SiC/Si fueron fabricados a partir de madera copaiba (Copaifera officinalis, madera natural oriunda de Perú), por infiltración reactiva de silicio fundido en una preforma porosa de carbón obtenido por un proceso de pirólisis controlada de madera. Pruebas de caracterización estructural y microestructural por difracción de rayos X y microscopía óptica, respectivamente, revelaron, por un lado, la presencia de fases cristalinas de SiC, Si y C, y por otro, la morfología típica de este tipo de materiales, que consiste de un andamio continuo de SiC con canales alargados en la dirección de crecimiento del árbol y presencia de Si y C residuales ubicados principalmente en las porosidades del material. También se estudió el comportamiento mecánico en compresión uniaxial a velocidad de compresión constante de 0.05 mm/min y en función de la temperatura (desde ambiente hasta 1400 ºC) y atmósfera de ensayo (aire ambiental, aire húmedo, aire seco, Ar, N2 y mezcla reductora (95%Ar+5%H2). Los resultados mecánicos se evaluaron en función de valores de resistencias máximas y módulos de elasticidad (rigidez), encontrando una clara reducción de los valores de resistencia máxima y rigidez del material cuando las muestras pasaron de temperaturas de ensayo de ambiente a 1400 ºC. Por otro lado, las pruebas mecánicas en atmosfera controlada se realizaron a temperatura constante de 1100 ºC y los resultados mostraron que el comportamiento mecánico de los compuestos estudiados fue ligeramente influenciado por la atmosfera de trabajo. Los datos mecánicos encontrados en las diversas condiciones de ensayo serán de apoyo importante para la definición del esfuerzo máximo permisible (considerando el factor de seguridad aplicado para un caso particular) en la aplicación industrial de los materiales estudiados en este trabajo