Materiales Cerámicos

Materiales Cerámicos

1. Algunas de las propiedades de los cerámicos son:

   • Alta dureza.
   • Alta resistencia a compresión.
   • Baja conductividad térmica y eléctrica (si bien existen cerámicas superconductoras)
   • Elevada estabilidad química con la temperatura.
   • Ligeros
   • Puntos débiles: fragilidad y escasa fiabi lidad.

2. Estructura

   • Cristalinos
     • Se obtienen a partir de sílice fundida. Tanto el proceso de fusión como de solidificación posterior son lentos, lo que permite a los átomos ordenarse.
       • Tienen un ordenamiento de corto alcance entre los átomos de su estructura.
         • Sufren de imperfecciones
           • Como defectos puntuales
             • y defectos superficiales
     • Tipos
       • Estructura del cloruro de sodio
         • Sistema de red cristalina en la cual los aniones llenan la cara y los sitios de la esquina en una red cristalina FCC mientras que un número igual de cationes ocupa las regiones intersticiales. El óxido ferroso (FeO) y el sulfito de manganeso (MnS) son otros cerámicos comunes junto con la estructura del cloruro de sodio.
       • Estructura de la blenda de zinc
         • Sistema de red cristalina FCC con número igual de cationes y aniones en el cual cada anión está enlazado a cuatro cationes idénticos.
       • Estructura del fluoruro de calcio
         • Sistema de red cristalina FCC con cationes que ocupan sitios de la red cristalina, aniones en los sitios tetraedrales y los sitios octaedrales se dejan vacantes.
       • Estructura perovskita
         • Sistema de redes cristalinas FCC con dos especies de catión, uno ocupando los sitios de la esquina y el otro ocupando los sitios octaedrales. Una especie de anión ocupa los sitios de la cara en la red cristalina
       • Estructura espinela
         • Sistema de redes cristalinas FCC con dos especies de catión, una ocupa los sitios tetraedrales y la otra ocupa los sitios octaedrales. Una especie de anión ocupa los sitios de la cara y la esquina en la red cristalina.
   • No cristalinos
     • Se obtienen también de sílice, pero en este caso el proceso de enfriamiento es rápido, lo que impide el proceso de cristalización
       • Los más importantes son los vidrios

3. Clasificaciones

   • Abrasivos
     • Materiales usados para desgastar otros materiales.
       • La dureza es la característica más importante de un material abrasivo, pero el abrasivo también debe resistir la fractura, así que la tenacidad también es importante.
         • El producto abrasivo comercial más familiar es la lija
           • Cuatro clases diferentes de abrasivos se utilizan en la lija: la alúmina, el granate, el carburo de silicio y el “cerámico”.
             • La técnica primaria usada para formar abrasivos de unión es el prensado o compactación.
               • Prensado o compactación: Formación de un material sólido mediante la compactación de partículas bajo presión. En el prensado uniaxial, la forma más sencilla, el polvo de cerámico se comprime en un troquel metálico mediante presión en una sola dirección. Como resultado, el material compactado toma la forma del troquel y el molde. Cuando se requiere una forma más complicada, el material cerámico se pone en una cámara de plástico y se aplica agua para un prensado isotáctico, significativamente más caro que el prensado uniaxial.
   • Vidrios
     • Sólidos inorgánicos que existen en forma rígida pero no cristalina.
       • El vidrio de sílice es por mucho el más común. Sólido no cristalino formado del enfriamiento del dióxido de silicio (SiO2) fundido.
         • Cuando un vidrio es calentado por arriba de la temperatura de transición vítrea, desarrolla movimiento a gran escala a través de un proceso llamado vitrificación.
           • Lehr: Horno de recocido utilizado en la fabricación del vidrio.
   • Cementos
     • Cualquier material capaz de aglutinar cosas.
       • Desde una perspectiva de materiales el término significa ya sea cementos hidráulicos, los cuales requieren agua para formar un sólido, o cementos no hidráulicos, los cuales forman sólidos sin necesidad de agua.
         • El cemento hidráulico más común, el cemento Portland, está hecho de nódulos pulverizantes de silicatos de calcio sinterizados. Debido a que estos silicatos de calcio son abundantes en la caliza, gis, depósitos de concha y esquisto
           • Sus etapas de procesamiento son:
             • Evaporación-deshidratación: Primera etapa en el procesamiento del cemento Portland en el que se saca toda el agua libre.
             • Calcinación: La segunda etapa en el procesamiento del cemento Portland en el que el carbonato de calcio se convierte a óxido de calcio.
             • Clinkerización: Tercera etapa en el procesamiento del cemento Portland en el que se forman los silicatos de calcio.
   • Refractorios
     • Materiales capaces de soportar altas temperaturas sin fundirse, degradarse o reaccionar con otros materiales.
       • Los cerámicos refractarios se dividen en dos tipos básicos: arcilla (que contiene al menos 12% de SiO2) y no arcilla.
   • Productos estructurales de arcilla
     • Incluyen cualquier material cerámico utilizado en la construcción de edificios y más comúnmente involucran ladrillos y terracota, la cual es fácilmente reconocible por su color rojizo naranja.
       • Terracota: Material cerámico hecho con arcilla rica en óxido ferroso que se reconoce por su color rojizonaranja
         • La integridad estructural es el factor crítico en los productos estructurales de la arcilla, especialmente el ladrillo.
   • Cerámico blanco
     • Son de textura fina y se utilizan en vajillas, pisos y azulejos de pared y esculturas.
       • La porcelana es quizá la forma más familiar de los cerámicos blancos, pero de hecho la porcelana comprende un amplio rango de composiciones de material. La caolinita (Al2Si2O5(OH)4) es el material primario en la porcelana.
         • Vidriado: Mezcla de SiO2 y óxidos de metal que se usan para cubrir material bisque y proporcionan color cuando son recocidos
   • Cerámicos avanzados
     • Materiales cerámicos de ingeniería usados principalmente para aplicaciones de alta gama.
       • La armadura de cerámico, las nanopartículas de cerámico, las celdas de combustible de óxido sólido y los biocerámicos comprenden los principales ejemplos de cerámicos avanzados.
         • Las funciones principales de los biocerámicos incluyen las superficies lubricantes de las prótesis, proporcionando cubiertas resistentes a los coágulos en las válvulas cardiacas, sirviendo como agentes de transferencia y colectores de especies radioactivas para tratamientos cancerígenos y proporcionando marcos para estimular el crecimiento óseo.

4. Conceptos Generales

   • Proviene de la palabra griega Keramicos que significa sustancia quemada.
   • Elementos inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos unidos por enlaces iónicos o covalentes.
   • Son obtenidos a partir de polvos y posteriormente procesados por sinterización a elevadas temperaaturas

5. ·

   • Juan Luis Franco Leonardo Ciencia de los Materiales

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