El titanato de aluminio (Al₂TiO₅) es un material refractario con bajo coeficiente de dilatación, bajo módulo de elasticidad y excelente resistencia al choque térmico[1].

En el presente trabajo se ha estudiado la obtención de cerámicos de  Al₂TiO₅ por reacción-sinterización a partir de una mezcla equimolar de polvos de hidróxido de aluminio (Al(OH)₃) y dióxido de titanio (TiO₂). Luego se ha caracterizado el material obtenido mediante diversas técnicas.

En primer lugar se realizó una caracterización de las materias primas utilizadas mediante análisis térmico diferencial y termogravimétrico (ATD-TG), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB) y  distribución de tamaño de partícula por dispersión laser.

El procesamiento del material se realizó de la siguiente manera: los polvos de partida se mezclaron en molino de bolas, en etanol; una vez secos, se conformaron probetas, en forma de discos, por prensado unaxial (100 MPa). Luego, los materiales fueron sinterizadas en horno eléctrico a 1500°C por dos horas, con una velocidad calentamiento de 5 °C/min.

El grado de sinterización del cerámico fue evaluado por contracción lineal, densidad y porosidad (Arquímedes). La microestructura desarrollada fue evaluada mediante MEB y porosimetría de intrusión de mercurio. Por último, el grado de conversión de la reacción fue ponderado mediante DRX y el posterior refinamiento estructural de Rietveld.

El análisis térmico llevado adelante permitió determinar los procesos químicos que sufrieron las materiales de partida: descomposición en etapas del hidróxido y transformación del titanio de Anatasa a Rutilo. Además se pudo determinar la temperatura de formación de Al₂TiO₅.

La ruta propuesta permitió obtener cerámicos con interesantes propiedades tecnológicas. Los mismos presentaron una porosidad de 30 % y un elevado grado de conversión a la fase de titanato. El rango de tamaño de granos desarrollado fue amplio (entre 2 y 20 µm). Debido a la anisotropía de los coeficientes de dilatación térmica, durante el enfriamiento se desarrollaron micro-grietas apreciables por MEB.

[1] M. J. Kim and H. S. Kwak, “Thermal Shock Resistance and Thermal Expansion Behaviour with Composition and Microstructure of Al2TiO5 Ceramics.” Canadian Metallurgical Quarterly, Vol. 39, No. 4 (2000), pp. 387-396. (paper)