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MATERIALES CERÁMICOS

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by

Paola Sanabria

on 18 November 2013

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Transcript of MATERIALES CERÁMICOS

¿Qué propiedades son relevantes en este tipo de materiales ?

MATERIALES CERÁMICOS
Por:
Mauricio Huertas
Laura Manrique
Paola Sanabria
Son materiales inorgánicos no metálicos constituídos por elementos metálicos químicamente unidos por enlaces iónico-covalentes
¿Qué es un material cerámico?
¿Porqué son importantes?
Poseen propiedades mecánicas diferentes a las presentadas por los metales
Gran cantidad de aplicaciones tecnológicas
Buena abundancia en la naturaleza
Propiedades Mecánicas

Propensión a la factura
Alta dureza
Baja resistencia al impacto
Falta de plasticidad
Poca tenacidad
Propiedades Electricas

Son a menudo usados como dielectricos
Se usan aplicaciones electrónicas como piezoeléctricos
Propiedades térmicas
Baja conductividad electrica
Buenos aislantes
Gran resistencia a cambios bruscos de temperatura
Propiedades de los materiales cerámicos
Clasificación de los materiales cerámicos
Productos de arcilla
Refractarios
Cemento
Rebestimientos
Procesamiento de las cerámicas
Polvos cerámicos
Molido con molino de bolas, mezclado y secado por aspersión y agregado de materiales para unión, agentes activos, pastificantes etc.
Formación de la cerámica verde
Se usan técnicas tales como:
Compactación
Fundición en cinta
Modelado por escurrimiento
Moldeo por inyección
Sinterizado de la cerámica verde
Maquinado de la cerámica verde sinterizada
Materiales cerámicos
Prueba tu comprensión
¿Cuáles son los tipos principales de enlaces atómicos en los materiales cerámicos?

¿Qué significan estos términos?:
Material cerámico
Vidrios inorgánicos
Vidrios-cerámicos

¿Cuáles son algunas de las características más comunes de los materiales cerámicos?
¿Cuál es el significado de los términos porosidad aparente y porosidad verdadera?
Ejercicio opcional
Un material cerámico de óxido de zirconia ZnO2 tiene una porosidad verdadera del 28% y la fracción cerrada de poros es de 0,5. Si el peso después de sumergirla en agua es de 760g ¿Cuál es el peso en seco del material cerámico?.

Ten en cuenta que la gravedad específica del ZrO2 es de 5,68g/cm3

Hay diferentes formas de clasificar los materiales cerámicos:
1. Clase de sus compuestos químicos.
2. Clasificarlos según su función principal.
Características de materiales cerámicos sintetizados
Tamaño promedio del grano
Distribución del tamaño de grano
Nivel y tipo de porosidad.





APLICACIONES

Zirconia(ZrO2)

Dióxido de Titanio(TiO2)

Abrasivos de diamante(C)

Alúmina(Al2O3)

El tamaño promedio de grano esta relacionado con el tamaño de la partícula primaria. Una excepción es cuando se presenta el crecimiento del grano debido a largos tempos de sintetizado o a crecimiento exagerado del grano.
Productos cerámicos con grano pequeño son mas fuertes que cerámicos de grano grueso

GRANOS Y LIMITE DE GRANO

¿Qué factores afectan las propiedades de los cerámicos?
Tamaños finos de grano reducen esfuerzo por expansión y contracción anisotrópicas


Los poros son el defecto de mayor importancia, ya que la presencia de poros representa el inicio de una grieta.
La porosidad se puede medir con la estadística
de Weibull.
aunque en otros casos puede ser de utilidad ya que puede aumentar la resistencia al impacto térmico.

POROSIDAD
CLASES DE POROSIDAD:

1. APARENTE: Mide poros interconectados y
determina permeabilidad.
Porosidad aparente =(𝑾𝒘 − 𝑾𝒅)/(𝑾𝒘 − 𝑾𝒔) 𝒙 𝟏𝟎𝟎
2. REAL: Se correlaciona mejor con las
propiedades del material cerámico.
Porosidad real =(𝝆 −𝑩)/𝝆 𝒙 𝟏𝟎𝟎
donde 𝑩=(𝑾𝒅 )/(𝑾𝒘 −𝑾𝒔) B es la densidad volumetrica

EJEMPLO:
La partículas de carburo de silicio se compactan y se queman a elevadas temperaturas para producir una fuerte forma cerámica. La gravedad especifica del SiC es de 3.2 𝑔𝑟⁄〖𝑐𝑚〗^3 .
Posteriormente, la forma cerámica se pesa cuando esta seca (360g), después de sumergirla en agua (385g) y mientras se encuentra suspendida en ella (224g). Calcule la porosidad aparente, la porosidad verdadera y el porcentaje de volumen de poros cerrados.

Vidrios

Materiales inorgánicos sin estructura cristalina
Vidrios de silicato
Generadores de red 𝐵_2 𝑂_3/𝐶𝑎𝑂
Óxidos intermediarios 〖𝐴𝑙〗^(+3)
Modificadores de red: Concentración de 𝑂⁄𝑆𝑖menor que 2,5.

Diseño de un vidrio

Se produce buena resistencia química en un vidrio cuando se introduce 𝐵_2 𝑂_3/𝐶𝑎𝑂 en sílice. Para asegurar que haya buenas características para formación de vidrio, se desea que la relación O:Si sea no mayor a 2,5, pero también se desea que el vidrio tenga una temperatura de fusión baja para hacer que el proceso de formación de vidrio sea más fácil y más económico

Sílice vítrea.
Vidrios de Boro-Silicato / Vidrios Sódico-Cálcico.
Vidrio E.
Esmaltes cerámicos.
Esmaltes metálicos.
Vidrios no silicados.
Vidrio templado.
Vidrio laminado.

Tipos de vidrio y su uso comercial

Vidrio laminado

Vidrios templados

Fibra de vidrio o vidrio E

Vitrocerámicas

Son componentes importantes en el equipo que se usa para producción, refinación y manejo de materiales y vidrios. Los refractarios deben soportar altas temperaturas sin sufrir corrosión o debilitamiento.
Compuestos de partículas gruesas de oxido unidas por otro material refractario mas fino


REFRACTARIOS

La clasificación es :
1. ACIDOS: Contienen sílice, alúmina y arcilla refractaria.
2. BASICOS: Contiene Magnesia o Periclasa
3. NEUTROS: Contienen Cromita y Cromita-Magnesita
4.ESPECIALES: Se usa el Carbono o Grafito cuando no hay Oxigeno. Otro materiales pueden ser la Zirconia, Nitruros, Carburos y Boruros.

PELÍCULAS DELGADAS Y CRISTALES INDIVIDUALES: Se pueden producir usando diferentes técnicas:
1. Deposición electrónica
2. Sol-gel
3 Deposición química de vapor ( DQV )
El espesor de estas películas esta ente 0.05 a 10 µm y mas probable superior a 2 µm
Se preparan e integran en obleas de silicio, en vidrios y en otros sustratos
Ej. El oxido de estaño indio se aplica sobre el vidrio y se usa en desplegados de pantalla táctil.

FIBRAS: Se producen a partir de materiales cerámicos de diversos usos como refuerzo en materiales compuestos, para ser tejidas o usarse en sistemas de fibras ópticas.
Las fibras de vidrio de borosilicato proporcionan resistencia y rigidez en la fibra de vidrio
Las fibras se pueden producir a partir de alúmina, carburo de silicio, sílice y carburo de boro.
Se puede usar el proceso de gel-sol para producir fibras .

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