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Procesado de fase MAX Ti3SiC2 por moldeo por inyección de polvos (PIM)

Las fases MAX son materiales con fórmula general Mn+1AXn, donde M es un metal de transición, A es un elemento de grupo A de la tabla periódica y X es nitrógeno o carbono. Esta familia de materiales presenta una combinación de propiedades características de materiales cerámicos (resistencia a oxidación a altas temperaturas, rigidez) y metálicos (buena conductividad eléctrica y térmica, fácil mecanizado) que hacen de las fases MAX un candidato único para aplicaciones en sectores como el de la energía, transporte o la electrónica.

En el grupo de investigación de Tecnología de Polvos (GTP) de la Universidad Carlos III de Madrid se desarrollan distintos proyectos relacionados con este material, desde la síntesis del polvo hasta la producción de piezas finales. Una de estas líneas se basa en la producción de fases MAX por moldeo por inyección de polvos (PIM). A través del procesado PIM es posible obtener piezas finales de geometría complicada de gran tirada, permitiendo ampliar las posibles aplicaciones de este material.

Actualmente, se está trabajando en la producción de feedstocks a partir de polvos sintetizados de alta pureza de Ti3SiC2 y ligantes poliméricos sostenibles, además de optimizar todas las etapas características del proceso de moldeo por inyección (mezclado, inyección, eliminación del ligante y sinterización).

Las propiedades de viscosidad de los feedstocks en función de la carga de sólido de la mezcla es una característica crítica para la inyección. Por ello, se han llevado a cabo distintos estudios centrados en la determinación de las propiedades reológicas de las mezclas. Esta carga de sólidos es fundamental para los posteriores procesos de debinding (eliminación del ligante) y sinterización, ya que el material ha de mantener su integridad estructural al eliminar el sistema polimérico (Figura 1) y ha de densificar de manera correcta durante el tratamiento térmico para la obtención de buenas propiedades mecánicas.

Figura 1. Micrografía del feedstock Ti3SiC2/ligante sostenible (izquierda). Muestras inyectadas antes y después de cada etapa de debinding (derecha)

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