Propiedades mecánicas y tribológicas de materiales nanoestructurados de carburo de silicio/nanofibras de carbono

Abstract

The development of new ceramic/carbon nanostructured materials is a very interesting option from the point of view of the automotive and aerospace industries. Its low density, high mechanical strength, high oxidation resistance and excellent friction behavior allows the use of these composites as functional materials. The aim of this study was to evaluate the influence of carbon nanofibers (CNFs) on the mechanical and tribological behavior of silicon carbide/CNFs nanocomposite obtained by spark plasma sintering technique. The tribological study was carried out in a ball-on-disk apparatus under dry sliding conditions (dry friction) and a fixed load of 15 N. The friction coefficient and wear rate were measured for each composite. Scanning electron microscope was used to analyze wear surface formed. The results show simultaneous improvement of wear behavior and mechanical properties of ceramic materials by incorporating of carbon nanofibers.

[ES] : Los materiales compuestos cerámica/carbono poseen excelentes propiedades que los convierten en candidatos idóneos para diversas aplicaciones. Entre otras cabe destacar su empleo en frenos de aviones o coches de competición. Su baja densidad, alta resistencia mecánica, elevada resistencia a la oxidación, excelente comportamiento a fricción y una baja sensibilidad a las condiciones de operación permite utilizar estos compuestos como material funcional. Por todo ello, la obtención de nuevos materiales nanoestructurados cerámica/carbono aparece como una opción muy interesante dada la creciente demanda que existe desde las industrias automovilística y aeronáutica. El objetivo de este trabajo es evaluar la influencia de las nanofibras de carbono (CNFs) en el comportamiento mecánico y tribológico de los nanocompuestos de SiC/CNFs obtenidos mediante la técnica de spark plasma sintering. La caracterización tribológica realizada se ha basado en ensayos de deslizamiento en seco, mediante un dispositivo tipo ball-on-disk. La carga de contacto que se ha utilizado ha sido de 15 N. Las superficies de desgaste se han observado mediante microscopía electrónica de barrido. Los resultados obtenidos demuestran la mejora simultánea del comportamiento al desgaste y de las prestaciones mecánicas del material cerámico al incorporarle las nanofibras de carbono, siendo el coeficiente de fricción muy estable.