Estudio de la resistencia mecánica de compósitos basados en hidroxiapatita, aluminio reforzados con cuasicristal icosaedral i-Al64Cu23Fe13

Abstract

Se presenta un estudio de la resistencia mecánica de dos tipos de compósito de matrices: (i) matriz cerámica de hidroxiapatita (HAp) y (ii) matriz metálica de aluminio (Al), reforzados con la aleación cuasicristalina iAl64Cu23Fe13 (Cc). La síntesis de la matriz de HAp se realizó por coprecipitación química; mientras que la matriz de aluminio fue adquirida comercialmente. La síntesis del cuasicristal (Cc) se realizó por la técnica de horno de arco con un posterior tratamiento térmico. La caracterización estructural y química de las muestras se realizó mediante las técnicas de difracción de rayos X, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y espectroscopía Raman por transformada de Fourier. El estudio de las propiedades mecánicas se realizó mediante ensayos de dureza Vickers y ensayos de compresión. Los resultados de los análisis corroboraron la alta calidad estructural y química obtenida en la síntesis de HAp y i-Al64Cu23Fe13, obteniéndose compuestos cristalinos monofásicos. Asimismo, los ensayos mecánicos mostraron incremento en la resistencia de ambos compósitos al aumentar el refuerzo cuasicristalino. Los compósitos HAp/Cc mejoraron su límite elástico y módulo de Young en ~42% y ~20%, respectivamente, al añadir apenas 10% de refuerzo; mientras que los compósitos Al/Cc mejoraron su dureza Vickers en ~13% con también apenas 10% de refuerzo. Se propone este método de preparación de compósitos como alternativa de bajo costo y alta eficiencia para aplicaciones biomédicas e industriales con alta potencialidad de escalabilidad, siendo clave para la solución de problemas en la ciencia e ingeniería de materiales.