Se pretende desarrollar óxidos eutécticos binarios y ternarios basados en la alúmina –en concreto, Al2O3/ZrO2, Al2O3/Y3Al5O12(YAG), Al2O3/ZrO2/YAG y Al2O3/SiO2/ZrO2, con la circona estabilizada con diferentes contenidos de Y2O3– con microestructuras controladas en el intervalo micro- a nanométrico, para su empleo en aplicaciones estructurales y térmicas de sistemas de generación y conversión más eficientes de la energía: soportes para pilas de combustible, reactores químicos, reactores enfriados por gas de alta temperatura, barreras térmicas sobre superaleaciones metálicas en turbinas y motores, etc. Entre las altas prestaciones de estos materiales caben destacar: elevado punto de fu-sión, baja densidad, conductividad térmica, escasa reactividad química incluso a alta tempera-tura, y excelentes propiedades mecánicas tanto a bajas como a elevadas temperaturas: resis-tencia mecánica cercana a 5 GPa a temperatura ambiente, resistencia a la fluencia, al desgaste y a la erosión. Pero lo más novedoso y potencialmente interesante de estos materiales es su comportamiento superplástico, en microestructuras nanométricas, recientemente descubierto por el equipo investigador solicitante.Estos materiales se producirán por técnicas de procesamiento asistido por láser en tres configuraciones distintas: masivos, recubrimientos planos (capas individuales sobre soportes cerámicos y metálicos) y multicapas. En particular, para esta última configuración se diseñarán estructuras con campos de tensiones residuales favorables para unas prestaciones mecánicas y térmicas óptimas en función de las diferentes aplicaciones requeridas. Estas tensiones residuales se investigarán mediante técnicas de espectroscopía Raman y piezoespectroscopía, y se compararán con los resultados de simulaciones numéricas. Por otra parte, las técnicas de tratamiento por láser se emplearán también para alterar la microestructura de los recubrimientos cerámicos convencionales depositados por proyección térmica sobre las superaleaciones metálicas en componentes de motores así como para mecanizar los materiales producidos con objeto de conferirles una determinada geometría funcional, o con el fin de modificar su superficie de forma que mejore el comportamiento frente al desgaste. Uno de los objetivos fundamentales de este proyecto será estudiar materiales con fases nanométricas que posibiliten un comportamiento superplástico a altas temperaturas (que contrasta con la extraordinaria resistencia a la deformación de los materiales con fases micrométricas), de forma que abra la posibilidad de la unión y el conformado fácil con forma casi final de piezas complejas, recuperando su resistencia característica tras tratamientos térmicos. Las propiedades mecánicas (resistencia a compresión y a flexión, módulo de elastici-dad, dureza, tenacidad a fractura y desgaste) de los materiales se evaluarán desde temperatura ambiente hasta 1950 K mediante diferentes técnicas en aire, así como en otras atmósferas para determinar su influencia en el comportamiento mecánico o la degradación del material. Una parte complementaria, pero fundamental, del proyecto es la caracterización es-tructural y microestructural de los materiales fabricados, así como su evolución con los ensa-yos mecánicos. De esta forma se podrán establecer las relaciones entre el comportamiento mecánico observado (propiedades necesarias para el diseño ingenieril) y sus parámetros microestructurales característicos. Con esta finalidad, se utilizarán técnicas de microscopía óptica convencional y confocal, electrónica con microanálisis y difracción, de fuerzas atómicas, así como difracción con textura por rayos X. Del análisis de los resultados de los ensayos termo-mecánicos y de la caracterización microestructural se pretende llegar al entendimiento básico de la relación entre microestruc-tura y propiedades. Esto permitirá retroalimentar el proceso de producción de los materiales eutécticos, para lograr microestructuras específicas para las diferentes aplicaciones con pro-piedades macroscópicas optimizadas.
