Composites de Al₂O₃-Fe₂O₃ obtenidos mediante un proceso coloidal y sinterizados mediante sinterización por descarga de plasma: microestructura y propiedades

Por primera vez se han preparado compuestos cerámicos de Al₂O₃-Fe₂O₃ mediante síntesis coloidal a partir de polvo de alúmina y Fe(NO₃)₃·9(H₂O), utilizando agua como medio de dispersión. La alúmina dopada se trató a 600 °C en atmósfera de aire para descomponer térmicamente el nitrato férrico y obtener Al₂O₃ con nanopartículas de Fe₂O₃ en la superficie. Se estudiaron cinco contenidos de Fe₂O₃ (1, 2,5, 5,0, 10,0 y 20,0 % en peso). Se utilizó alúmina monolítica como referencia para analizar la influencia del contenido de Fe₂O₃ en las propiedades del compuesto. La sinterización se llevó a cabo en un aparato de sinterización por plasma de chispa (SPS) en atmósfera de vacío a 1400 °C durante 3 minutos, con una presión aplicada de 80 MPa.

Las propiedades mecánicas y electromagnéticas de los compuestos se correlacionaron con su microestructura. De este modo, la presencia de nanopartículas de Fe₂O₃ favoreció una estructura de grano fino, lo que da lugar a un aumento de la tenacidad a la fractura en el caso de los compuestos con <5 % en peso de Fe₂O₃. La adición de Fe₂O₃ resulta perjudicial para la resistencia mecánica en el ensayo de flexión de tres puntos.

En cuanto a las propiedades electromagnéticas, todas las muestras presentan un comportamiento magnético blando con campos coercitivos. Las muestras con mayor contenido de Fe₂O₃ (10 y 20 % en peso) muestran un notable efecto Kerr transversal, que alcanza hasta el 0,15 % en la región del UV.