The effect of Cr2O3 addition on the physical characteristics, microstructure, and current-voltage properties of (Co-Sb)-doped SnO2 varistors was investigated. SnO2-Co3O4-Sb2O5 ceramics with additions of 0.0, 0.03, 0.05 and 0.07 mol % Cr2O3 were sintered at 1350 ºC under ambient atmosphere and characterized microstructurally and electrically. The characterization by XRD and SEM show that the microstructure remains as a single phase material with multimodal size distribution of SnO2 grains. The greatest effect of Cr2O3additions is manifested in the electric breakdown field. Additions of high levels (0.07 and 0.05 %) of this oxide promote an increase of approximately 55% in this parameter compared to the Cr2O3-free sample. Another physical property is affected: the measured density values decreases as the Cr2O3 content increases. A change in the nonlinearity coefficient value is produced only at the highest Cr2O3 content while at intermediate levels there is not change at all. Consequently, when seeking high nonlinearity coefficients, intermediate levels of Cr2O3 are not recommended.

Se investigó el efecto de adición de Cr2O3 sobre las características físicas, la microestructura y las propiedades corriente-voltaje de varistores de SnO2 dopados con Co y Sb. Los cerámicos SnO2-Co3O4-Sb2O5 dopados con 0.0, 0.03, 0.05 y 0.07 % molar de Cr2O3 fueron sinterizados a 1350° C a medio ambiente y caracterizados microestructuralmente y eléctricamente. Los resultados de la caracterización por DRX y MEB muestran que la microestructura del material permanece como una sola fase con una distribución multimodal de tamaño de grano del SnO2. El mayor efecto de la adición de Cr2O3 se manifiesta en el campo eléctrico de ruptura. A altos niveles (0.07 y 0.05%) de adición de éste óxido se promueve un incremento de aproximadamente 55% de este parámetro comparado con el de la muestra libre de Cr2O3. Otra propiedad física que es afectada son los valores de la densidad medida ya que disminuye cuando se incrementa el contenido de Cr2O3. Un cambio en el valor del coeficiente de no-linealidad se produce solamente en el mayor contenido de Cr2O3 mientras que en los niveles intermedios no existe cambio alguno. Por lo tanto, cuando se busquen altos coeficientes de no-linealidad, los niveles intermedios de adición no son recomendables.

The effect of particle size distribution of SiC particulate reinforcements coated with colloidal SiO2 on Young´s modulus of Al/SiCp/MgAl2O4 composites fabricated by reactive infiltration was investigated. Composites were prepared from porous preforms of silica-coated α- SiC powders of 10, 54, 86, and 146 μm, 0.6 volume fraction of reinforcements and particle size distribution from monomodal to cuatrimodal. Infiltration tests with the alloy Al-13.3Mg-1.8Si (wt. %) were carried out in Ar→N2 atmosphere at 1100ºC for 60 min. The composites were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). In addition to density and residual porosity measurements, Young´s modulus was evaluated by ultrasonic techniques. Results show that with increase in particles size distribution, residual porosity decreases and density and Young´s modulus of the composites are improved, the latter from 185.39 ±3.6 to 201.93 ±2.3 GPa. This is attributed to the increased metal-ceramic interfaces and to an enhanced matrix-reinforcement load transmission.

A simple, seedless method for the synthesis of Si3N4 from a hydrogen-free precursor system (Na2SiF6(s)-N2(g)) was developed. From thermodynamic calculations and experimental results it is concluded that the gaseous chemical species SiFx (SiF4,SiF3, SiF2, SiF and Si) formed during the low-temperature dissociation of Na2SiF6 in a conventional CVD system react in-situ with nitrogen to produce Si3N4. Whiskers, fibers, coatings and powders were obtained via the Na2SiF6-N2 system at pressures slightly above atmospheric pressure. Not only does the feasibility of the reactions for Na2SiF6 dissociation and Si3N4 formation increase with the temperature but also, once the SiFx chemical species are formed by the former, the latter reaction is even more viable. Amorphous Si3N4 is obtained at temperatures of up to 1173 K while crystalline α- and β-Si3N4 are formed in the range 1273-1573 K and with processing times as short as 120 minutes. Optimal conditions for maximizing Si3N4formation were determined.

Se desarrolló un método simple y sin semillas para la síntesis de Si3N4 partiendo de un sistema de precursores libre de hidrógeno (Na2SiF6(s)-N2(g)). A partir de cálculos termodinámicos y resultados experimentales se concluye que las especies químicas gaseosas SiFx (SiF4,SiF3, SiF2, SiF and Si) formadas durante la disociación a baja temperatura del Na2SiF6 en un sistema convencional de CVD reaccionan in situ con el nitrogeno para producir Si3N4. Se obtuvieron fibras, fibras cortas discontinuas, recubrimientos y polvos a través del sistema Na2SiF6(s)-N2 a presiones ligeramente por encima de la presión atmosférica. Con el incremento en la temperatura no solo aumenta la factibilidad de las reacciones para la disociación del Na2SiF6 y formación del Si3N4, sino también una vez que se han formado las especies SiFx por la primera reacción, la segunda reacción es incluso más factible. El Si3N4 amorfo se obtiene a temperaturas de hasta 1173 K mientras que el Si3N4 cristalino α y β se forman en el rango de temperaturas de 1273-1573 K y con tiempos de procesamiento tan cortos como 120 minutos. Se determinaron las condiciones óptimas para maximizar la formación del Si3N4.

The effect of CaO through additions of CaCO3 on the physical characteristics, microstructure, and current-voltage properties of (Co-Sb)-doped SnO2 varistors was investigated. SnO2-Co3O4-Sb2O5 ceramics with additions of 0.1, 0.5 and 1 mol % CaO were sintered at 1450°C under oxidizing atmosphere and characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and X-ray diffraction (XRD). Results show that, at low and intermediate CaO levels, density is not significantly influenced, whilst at the highest level, density decreases substantially. The nonlinear coefficient and the breakdown voltage behave similarly in one sense because both present a maximum, and because at the highest CaO level, both response variables show the lowest values. The nonlinear coefficient presents a maximum of 12.9 at 0.1 mol % CaO, while the same maximum for the breakdown voltage occurs at 0.5 mol % CaO. At 1 mol % CaO, the breakdown voltage is 288 Vcm-1.

Se investigó el efecto del CaO a través de adiciones de CaCO3 sobre las características físicas, la microestructura y las propiedades corriente-voltaje de varistores de SnO2 dopados con Co y Sb. Los cerámicos SnO2-Co3O4-Sb2O5 dopados con 0.1, 0.5 y 1% molar de CaO fueron sinterizados a 1450 °C bajo condiciones oxidantes y caracterizados por microscopía electrónica de barrido (MEB), espectroscopía por energía dispersiva de rayos X (EDX) y por difracción de rayos X (DRX). Los resultados muestran que, a niveles bajo e intermedio de CaO, la densidad no se ve afectada significativamente mientras que al nivel más alto, la densidad disminuye sustancialmente. El coeficiente de no linealidad y el voltaje de ruptura se comportan en un sentido de manera similar, porque ambos presentan un máximo y porque al nivel más alto de CaO ambos presentan los valores más bajos. El coeficiente de no linealidad presenta un máximo de 12.9 a 0.1% molar de CaO, mientras que el máximo correspondiente para el voltaje de ruptura ocurre a 0.5% molar de CaO. A 1% molar de CaO, el voltaje de ruptura es de 288 V cm-1.

The effect of the following processing parameters, namely SiC particle size (20 and 75 µm) and Mg content (3 and 6 wt.%), on residual porosity and on the degree of infiltration for SiCp preforms by Al-Si-Mg alloys were investigated and quantified (here the subscript p means particles). The contribution of each of these parameters to the infiltration mechanism was determined employing an analysis of variance (ANOVA), and the effect of the levels of each parameter was examined using a surface response analysis. ANOVA results show that particle size is the parameter that most significantly affects the degree of infiltration and residual porosity. A surface response analysis shows that the degree of infiltration increases with an increase in magnesium content. The increasing rate in the degree of infiltration is higher for 20 µm than for 75 µm of SiC, whereas residual porosity diminishes with decreasing particle size; these two effects occur for both Mg concentrations in the alloy. Accordingly, the optimum parameters for a maximum degree of infiltration as well as for a minimum residual porosity are 20 µm SiC powders and 6 wt.% Mg in the alloy.

Se investigaron y cuantificaron los efectos de los siguientes parámetros de procesamiento, es decir el tamaño de partícula de SiC (20 y 75 µm) y el contenido de Mg (3 y 6% en peso), sobre el grado de infiltración para preformas de SiCp con aleaciones de Al-Si-Mg y sobre la porosidad residual (aquí el subíndice p significa partículas). La contribución de cada uno de estos parámetros al mecanismo de infiltración se determinó empleando análisis de varianza (ANOVA), y el efecto de los niveles de cada parámetro se estudió usando análisis de respuesta de superficie. Los resultados de ANOVA muestran que el tamaño de partícula es el parámetro que más significativamente repercute sobre el grado de infiltración y la porosidad residual. Los análisis de respuesta de superficie muestran que el grado de infiltración aumenta al incrementar el contenido de magnesio. La razón de aumento en el grado de infiltración es mayor para 20 µm que para 75 µm de SiC, mientras que la porosidad residual decrece con la disminución del tamaño de partícula; estos dos efectos ocurren para ambas concentraciones de Mg en la aleación. Por consiguiente, los parámetros óptimos para el grado máximo de infiltración así como para la porosidad residual mínima son 20 µm para el tamaño de partícula de SiC y 6% en peso de Mg en la aleación.