Dual Composite Ceramics for Improved Properties - Third Year Project

Obiettivo primario del progetto "Dual Composite Ceramics for Improved Properties" è lo studio di nuovi processi produttivi basati sullo sviluppo di compositi ceramici ad architettura duale per il controllo della microstruttura e il miglioramento delle proprietà meccaniche ad elevata temperatura di ceramici ultra-refrattari. Il sistema ZrB2-MoSi2 è stato preso a riferimento. Durante la prima fase del progetto (anno solare 2013) è stata portata a termine un'ampia produzione ed approfondita caratterizzazione microstrutturale e termo-meccanica di svariate composizioni a base di ZrB2, variando il contenuto nominale di MoSi2 dal 5 al 30 vol%. La prima valutazione del "database" congiunto (generato sia da ISTEC che dalla Missouri Science and Technology University che è partner integrante del presente progetto) ha condotto a definire tipologia di polveri e finestre composizionali utili alla produzione di granulati (G) da incorporare in specifiche matrici (Mx), entrambe particellari a base di ZrB2-MoSi2 per poi ottenere compositi ceramici ad architettura duale (DC). Tra le attività svolte del progetto nell'anno 2015, che sono descritte nel presente rapporto tecnico, si è cercato di ottimizzare la granulazione, mediante la tecnica del "freeze spray granulation", immettendo nelle sospensioni ceramiche la minima quantità di additivi organici in modo da restituire granulati dotati di una coesione tale da permettere successive manipolazioni meccaniche senza necessariamente dover ricorrere a trattamenti termici di rimozione degli additivi organici. Inoltre, la scelta di una matrice ceramica con un contenuto di MoSi2 tale da poter essere processata ad una temperatura non dissimile da quella richiesta per la completa densificazione dei granuli. Infine, i materiali prodotti sono stati studiati sotto l'aspetto termo-meccanico valutandone il modulo di Young, micro-durezza e resistenza a flessione sia a temperatura ambiente che a 1500°C in aria.