Disiliciuro de Molibdeno

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ÍNDICE:

1.- Naturaleza…………………………………………………………………………………………………….………. 2

2.- Procesos de fabricación………………………………………………………………………………….……… 3

3.- Estructura y diagramas de fase……………………………………………………………………………… 4

4.- Propiedades físicas y mecánicas……………………………………………………………………………. 5

5.- Comportamiento químico……………………………………………………………………………………… 7

6.- Aplicaciones………………………………………………………………………………………………………….. 9

7.- Bibliografía……………………………………………………………………………………………………….…. 10

1.- Naturaleza.

El disiliciuro de molibdeno (MoSi2) es un caso límite de un intermetálico, ya que el silicio no es un metal, pero si un semiconductor. Se sabe que la combinación de silicio con metales da lugar a compuestos con propiedades metálicas como el MoSi2, así como compuestos con propiedades semiconductoras, es decir, siliciuros  que representan la transición de compuestos intermetálicos a compuestos de metales y no metales. Sin embargo, los siliciuros son tradicionalmente incluidos en el campo de los intermetálicos debido a sus muchas similitudes con metales.

2.- Procesos de fabricación.

Existen muchos métodos para fabricar piezas o recubrimientos de Disiliciuro de Molibdeno dependiendo de la aplicación que se tenga en mente. Los materiales con base de Disiliciuro de Molibdeno se fabrican normalmente mediante sinterizado (sintering).  El método más innovador y cuya importancia más está creciendo es la “Sinterización por Descarga de Plasma” (Spark Plasma Sintering, SPS), también conocida como “Campo de Sinterización Asistida” (Field Assisted Sintering, FAST).

El proceso se basa en el prensado en caliente (Hot Pressing) con la aplicación de un pulso eléctrico en vez de usar una fuente de calor externa. Debido al pulso eléctrico y al llamado “spark-plasma effect” (efecto de descarga de plasma) se consiguen altas tasas de temperatura en tiempos de procesado muy cortos. Debido a esto el crecimiento de grano puede ser inhibido dando microestructuras nanométricas que mejoran increíblemente las propiedades.

Los materiales para el proceso de Sinterización por Descarga de Plasma vienen en forma de polvos, por lo tanto el primer paso que hay que realizar es una mezcla homogénea de polvos de Silicio y Molibdeno en relación correspondiente a la composición objetivo.

Después de realizar la mezcla se pasa a la formación de la aleación mecánica. Los polvos son introducidos en un molino de bolas con una atmósfera controlada para prevenir la oxidación y la contaminación, donde se someten a colisiones de alta energía. La interacción entre las bolas moledoras y las partículas de polvo puede caracterizarse por procesos como la soldadura en frío o la deformación plástica y posterior fragmentación de las partículas, hasta que se produce un polvo en el que cada partícula está constituida por la composición porcentual de la mezcla de polvo inicial. Las continuas y repetidas soldaduras y fracturas conducen a la transformación material de la estructura cristalina por reacciones en estado sólido.

Finalmente, la mezcla de polvos listos para sinterizar se consolidan en un aparato SPS/FAST usando moldes de grafito.[pic 2]

3.- Estructura y diagramas de fase.

Existen tres compuestos intermetálicos, Mo3Si, Mo5Si3, y MoSi2, al igual que tres eutécticos, entre Mo y Mo5Si3 (2025 °C), Mo5Si3 y MoSi2 (1900 °C) y entre MoSi2 y        Si (1414 °C). MoSi2 cristaliza en la estructura C11b (tetragonal) (Figura 2), que es una estructura ordenada derivada por el apilamiento de tres celdas BCC y luego comprimidas a lo largo de su eje de mayor longitud, lo que conduce a que c/a sea una relación significativamente menor que 3. Los parámetros de red son a = 0,3205 nm y    c = 0,7845 nm con c/a = 2.452.

Se compone de una estructura C11b, que se mantiene hasta el punto de fusión.

El diagrama binario Mo-Si se muestra en la Fig. 1, y su información estructural se proporciona en la siguiente tabla:

Tabla 1: Estructura química

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