CAPITULO 3. MATERIALES CERAMICOS

Son materiales que contienen tanto compuestos de elementos metálicos como no metálicos, que están unidos por enlaces iónico y/o covalentes

Características:

Son duros y frágiles (baja tenacidad y ductilidad)

Alto punto de fusión (Refractarios)

Baja conductividad eléctrica y térmica (aislantes)

Adecuada estabilidad química y térmica

En estos materiales: Los sistemas cúbicos, hexagonales,

tetragonales y ortorrómbicos son los más importantes.

Enlaces iónico y covalente. Estos les confieren una alta

estabilidad y son resistentes a las alteraciones químicas. Son

generalmente aislantes (bajísima conductividad).

Ej. MgO – 63 % iónico y 27 % covalente

SiO2 – 51 % iónico y 49 % covalente

Si3N4 – 30 % iónico y 70 % covalente

SiC - 11 % iónico y 89 % covalente

Tienen estructura cristalina mas compleja que la de los

materiales metálicos.

Hay varias razones para esto:

1. Los átomos son de diferente tamaños.

2. Las fuerzas iónicas son también diferentes para cada material

cerámico (sílice SiO2 diferente de la alúmina Al2O4).

3. Unión de más de dos elementos (óxidos complejos, MgAl2O4)

- Tamaño relativo de los iones (número de coordinación)

- Equilibrio de cargas

Ej: CsCl → Cs un ión positivo Cl un ión negativo

AL2O3 → Al 2x3 iones positivos O 3x2 iones negativos

6 cargas positivas 6 cargas negativas

Localización de los iones: Aristas e intersticios

Los intersticios pueden ser: Cúbicos, octaédricos y tetraédricos

Clasificación de los cerámicos.

1. Según su composición:

GRUPO I. Comprende los materiales construidos

predominantemente por silicatos de aluminio (arcilla, caolín,

etc.), los más conocidos son la porcelana y la loza vidriada.

GRUPO II. Comprende los materiales en cuya constitución

entra en gran proporción, los silicatos magnésicos (talco), el

más representativo es la esteatita.

GRUPO III. En este grupo se incluyen los materiales

cerámicos con alta proporción de compuestos de titanio

(principalmente, óxidos y silicatos). Los más empleados son

los que emplean el bióxido de titanio como material básico, y

que se conocen con los nombres comerciales de Condensa,

Kerafar, etc

GRUPO IV. En este grupo están incluidos los materiales a

base de mezclas que contienen sustancias arcillosas y

esteatitas en proporciones adecuadas, de forma que el

material acabado tiene un coeficiente de dilatación muy

reducido. Se conocen con varios nombres comerciales, tales

como Ardostam, Sipa, etc.

GRUPO V. Al contrario que en los grupos anteriores, los de

este grupo tienen estructura porosa. Están constituidos a

base de masas arcillosas o de silicatos de magnesio y se

caracterizan, sobres todo, por su gran resistencia al calor. Se

conocen con diversos nombres comerciales: Magnesolita,

Termisol, Calodur, Morganita, etc.

2. Según su estructura:

- Cristalinos. Cuando están constituidos por átomos

perfectamente ordenados en el espacio. En este grupo se

encuentran englobados los metales, los materiales

cerámicos y algunos polímeros que poseen regularidad

suficiente.

- Amorfos. Cuando solamente presentan una ordenación

espacial a corta distancia. Es el caso de los vidrios y de los

polímeros vítreos.

Cerámicos cristalinos

Se obtienen a partir de sílice fundida. Tanto el proceso de

fusión como el de solidificación posterior son lentos, lo que

permite a los átomos ordenarse en cristales regulares.

Presentan una gran resistencia mecánica y soportan altas

temperaturas, superiores a la de reblandecimiento de la

mayoría de los vidrios refractarios.

Cerámicos no cristalinos

Se obtienen también a partir de sílice pero, en este caso, el

proceso de enfriamiento es rápido, lo que impide el proceso

de cristalización. El sólido es amorfo, ya que los átomos no

se ordenan de ningún modo preestablecidos.

a. Estructura del cloruro de Sodio (NaCl). La estructura es FCC, los 4 cationes están colocados en vértices normales y los 4 aniones ocupan las posiciones octaédricas. La relación de radios establece un número de coordinación igual a 6.

Ej: MgO, CaO, NiO y FeO, tienen esta estructura

CERAMICOS CRISTALINOS

b. Estructura del cloruro de Cesio (CsCl). La estructura es BCC, con el sitio intersticial cúbico ocupado por un anión. El número de coordinación es 8.

Ej: CsBr, TlCl, TlBr, AgMg, LiMg, AlNi y -CuZn

c. Estructura de la blenda de Zinc (ZnS). La estructura es FCC, con cuatro cationes en la posiciones normales y cuatro aniones en la mitad de las ocho posiciones tetraédricas. El número de coordinación es 4.

Ej: CdS, InAs y ZnSe

d. Estructura de la fluorita (CaF2). La estructura es FCC, con aniones localizados en la totalidad de las posiciones tetraédricas. Existen cuatro cationes y ocho aniones por celda. El número de coordinación de los cationes es 8 y el de los aniones es 4

Ej: UO2, BaF2, AuAl2 y PbMg2

e. Estructura de la antifluorita (Li2O). La estructura es FCC, con cationes localizados en la totalidad de las posiciones tetraédricas. Existen ocho cationes y cuatro aniones por celda. El número de coordinación de los cationes es 4 y el de los aniones es 8

Ej:Li2O, Na2O, K2O, Mg2Si

f. Estructuras de los silicatos

Se basan en el tetraedro de sílice SiO44 - , los iones de

oxígeno situados en las esquinas del tetraedro.

Gran número de materiales cerámicos contienen estructuras de silicatos: arcillas, feldespatos y micas.

El enlace Si-O es, aproximadamente, 50 % de covalente y 50 % iónico, según la ecuación de Pauling.

La razón de radios del enlace Si-O es de 0,29, que está en el intervalo de la coordinación tetraédrico.

Como cada oxígeno del tetraedro de silicato tiene un electrón disponible para enlazarse, se pueden producir muy diferentes tipos de estructuras de silicato.

Estructuras pueden ser de islas, cadenas, anillos y laminas.

Están formados por la unión de dos tetraedros que

comparten un Oxígeno. Por ejemplo, epidoto.

Los tetraedros comparten dos Oxígenos, formando

anillos. Por ejemplo, berilo

Los tetraedros se enlazan formando cadenas indefinidas.

Estas cadenas pueden ser simples o dobles. Por ejemplo,

piroxenos

Cada tetraedro comparte con los tres inmediatos tres

Oxígenos, pero sólo en dos dimensiones, dando lugar a

estructuras laminares. Por ejemplo, micas.

Cada tetraedro comparte sus cuatro Oxígenos con otros

tantos tetraedros, dando lugar a formas tridimensionales.

Por ejemplo, cuarzo.

Figura (a) Isla de ortosilicatos, (b) Isla de pirosilicatos, ( c) Cadena y (d) anillo.

La sílice es un componente importante de muchos materiales cerámicos tradicionales y muchos tipos de vidrio.

Compuestos de silicato. Cuando dos iones Mg2 + se combinan con un tetraedro, se produce un compuesto Mg2SiO4 (Forsterita). Estos grupos producen una estructura cristalina tridimensional

También presenta esta estructura el Fe2SiO4 (olivina)

Estructura de anillos y cadena. Cuando se comparten dos vértices del tetraedro, se forman anillos y cadenas con la fórmula (SiO3)n

2n –

También presenta esta estructura el CaSiO3, el Be3Al2Si6O18 y el MgSiO3

Estructuras laminares. Se forman cuando tres vértices en el mismo plano de un tetraedro de sílice se enlazan a los vértices de otros tres tetraedros. Tienen como formula unidad Si2O5, los tetraedros se combinan para formar estructuras laminares. La arcilla y la mica.

Sílice. Cuando se comparten los cuatro vértices del tetraedro, se obtiene la sílice SiO2.

La sílice existe en muchas formas polimórficas y los rangos de temperatura son:

Cuarzo inferior por debajo de 573 oC.

Cuarzo superior entre 573 y 867 oC.

Tridimita superior entre 867 y 1470 oC.

Cristobalita superior entre 1470 y 1710 oC.

Por encima de 1710 oC. La sílice es líquida

g. Estructuras de óxidos complejos

Se basan en un sistema cúbico y se localizan más de dos tipos de iones en la celda unitaria. La posición octaédrica como la tetraédrica está parcial o completamente ocupadas por iones

ESPINELAS

Son óxidos de fórmula ideal AB2O4, donde A es un catión

divalente y B es un catión trivalente. El óxido MgAl2O4, la

espinela, da nombre a esta familia de compuestos. Cuando

en una red de iones óxido existe más de un tipo de ión, o el

mismo en diferentes estados de oxidación, tenemos los

denominados óxidos mixtos.

La estructura de la espinela se puede describir como un

empaquetamiento cúbico compacto de oxígenos con los

iones Mg ocupando 1/8 de las posiciones tetraédricas y los

iones Al en 1/2 de las posiciones octaédricas:

Base (14 iones):

2 Mg2+

4 Al3+

8 O2-

56 iones por celdilla

Otras espinelas son el NiAl2O4,

ZnAl2O4 y ZnFe2O4

Estructura de la Perovskita. Las esferas rojas son átomos de oxígeno, las azul

oscuro son los pequeños cationes del metal B, y las verdes son los cationes

metálicos A más voluminosos

Perovskita

La fórmula química básica sigue el patrón ABO3, donde A y B

son cationes de diferentes tamaños (por ejemplo, LaMnO3).

A es un catión grande y puede ser un alcalino, alcalinotérreo

o lantánido, y B es un catión de tamaño medio con

preferencia por la coordinación octaédrica, normalmente un

metal de transición.

Relación entre los radios iónicos y los parámetros de red de

algunas estructuras cerámicas

Estructura del cloruro de sodio

Estructura de la blenda de zinc

Estructura del cloruro de cesio

Estructura de la fluorita

PROPIEDADES MECÁNICAS

Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan como entallas o concentradores de esfuerzo, reduciendo la resistencia a los esfuerzos

mencionados.

Los cerámicos son relativamente frágiles. La resistencia a la tensión observada en los cerámicos varia mucho, en un intervalo que abarca desde valores muy bajos de menos de 100 psi (0,69 Mpa) hasta 10000000 psi (7000 Mpa) para fibras cerámicas.

El módulo de elasticidad alcanza valores bastante altos del orden de 311 GPa en el caso del Carburo de Titanio (TiC). El valor del módulo de elasticidad depende de la temperatura, disminuyendo de forma no lineal al aumentar ésta.

Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidez de la estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de deslizamientos para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta. Con los materiales no cristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa es la principal causa de la deformación plástica, y también es muy lenta. Aun así, es omitido en muchas aplicaciones de materiales cerámicos.

Tienen elevada resistencia a la compresión si la comparamos con los metales incluso a temperaturas altas (hasta 1.500 °C). Bajo cargas de compresión las grietas incipientes tienden a cerrarse, mientras que bajo cargas de tracción o cizalladura las grietas tienden a separarse, dando lugar a la fractura.

Los valores de tenacidad de fractura en los materiales cerámicos son muy bajos (apenas sobrepasan el valor de 1 MPa.m1/2), valores que pueden ser aumentados considerablemente mediante métodos como el reforzamiento mediante fibras o la transformación de fase en circonia.

Una propiedad importante es el mantenimiento de las propiedades mecánicas a altas temperaturas. Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.

Los materiales cerámicos deberían ser mas resistentes que los materiales metálicos pero su fina estructura de sus enlaces evitan que hayan deslizamientos, mecanismo base para un deformación clásica.

Los materiales cerámicos al igual que los metales, tienen las mismas imperfecciones cristalinas (vacantes, átomos desacomodados, pequeñas fisuras y grietas), todo eso tiende a concentrar esfuerzos y el material metálico falla por fractura.

PROPIEDADES TÉRMICAS

La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este echo son buenos aislantes térmicos.

Debido a su alta resistencia al calor son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

PROPIEDADES ÓPTICAS

Se relacionan con la interrelación entre un material y las

radiaciones electromagnéticas en forma de ondas o

partículas de energía, conocidas como fotones.

Estas radiaciones pueden tener características que entren

en nuestro espectro de luz visible, o ser invisibles para el ojo

humano. Esta interacción produce una diversidad de efectos,

como absorción, transmisión, reflexión, refracción y un

comportamiento electrónico.

Índices de refracción varían entre 1.5 y 2.5

Velocidad de la luz considerablemente menor en el sólido que

el aire.

Reflectividad : fracción de luz reflejada en una entrecara. a

medida que aumenta el índice de refracción aumenta la

cantidad de luz reflejada se reduce la entrada de luz en el

material.

•Recubrimientos con esmaltes vítreos: Se desea alta

reflectividad que da lugar a un alto brillo superficial

•Para las lentes oftalmológicas este efecto produce una

pérdida de luz indeseable.

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Distinguimos los tres posibles tipos:

Aislantes (la mayoría)

Semiconductores

Conductores

AISLANTES O DIELECTRICOS: Son aquellos cuyos

electrones están fuertemente ligados al núcleo y por tanto,

son incapaces de desplazarse por el interior y,

consecuentemente, conducir. Buenos aislantes son por

ejemplo: la mica, la porcelana, el poliéster; en lo que integran

una gran cantidad de materiales cerámicos y materiales

polímeros.

CONDUCTORES: Son aquellos con gran número de

electrones en la Banda de Conducción, es decir, con gran

facilidad para conducir la electricidad (gran conductividad).

Todos los metales son conductores, unos mejores que otros.

Alta resistividad

Bajas pérdidas por corrientes parásitas

Baja inducción de saturación

Bajas pérdidas por histéresis

SEMICONDUCTORES: Son materiales poco conductores,

pero sus electrones pueden saltar fácilmente de la Banda de

Valencia a la de Conducción, si se les comunica energía

exterior. Algunos ejemplos son: el Silicio, el Germanio, el

Arseniuro de Galio; principalmente cerámicos

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

No suelen presentar propiedades magnéticas, sin embargo

podemos encontrar cerámicas con propiedades magnéticas

de gran importancia como ferritas y granates. Éstas son las

llamadas cerámicas ferrimagnéticas. En estas cerámicas los

diferentes iones tienen momentos magnéticos distintos, esto

conduce a que al aplicar un campo magnético se produzca

como resultado una imantación neta.

PROPIEDADES FÍSICAS

- Pesan menos que los metales, pero más que los polímeros.- Baja conductividad eléctrica.- Baja conductividad térmica.- Baja expansión y fallas térmicas.

RESISTENCIA A LA TEMPERATURA

Esta propiedad se fundamenta en tres características de los materiales cerámicos: elevado punto de fusión, bajo coeficiente de dilatación y baja conductividad térmica.

Su elevado punto de fusión supera el de todos los metales, si exceptuamos el Wolframio.

Su bajo coeficiente de dilatación los hace particularmente resistentes a los choques térmicos. Otros materiales, en esta circunstancia, experimentan cambios de volumen que determinan la aparición de gritas y su posterior rotura.

Su baja conductividad térmica permite su empleo como aislantes.

RESISTENCIA A LOS AGENTES QUÍMICOS

La estructura atómica de los materiales cerámicos es la responsable de su gran estabilidad química, que se manifiesta en su resistencia a la degradación ambiental y a los agentes químicos.

Las aplicaciones de los diferentes tipos de materiales dependen de su estructura y de los agentes químicos a que vayan ser sometidos.

La alúmina de elevada pureza se emplea en prótesis o implantes óseos o dentales por su resistencia al desgaste y a la corrosión, y su gran estabilidad a lo largo del tiempo.

MATERIALES CERAMICOS NO CRISTALINOS

Materiales que sé rigidizan sin cristalizarse (amorfos)

produce cuando las cadenas lineales adquieren un ordenamiento

Componentes importantes del vidrio son:

a. Formadores de vidrio. Los óxidos típicos para vidrios son: SiO2, B2O3, GeO2, P2O5, AsO5 y AsO3

b. Modificadores. No forman vidrios por si mismos sino que se añaden en cantidades limitadas para reducir su viscosidad y así permitir trabajarlo. Ej: Na2O, CaO, K2O

c. Intermedios. Elementos que no forman vidrios por si mismos, se añaden en cantidades muy grandes a la sílice, para obtener propiedades especiales. Ej: PbO, Al2O3

TIPOS DE VIDRIOS

a. Vidrios de sílice (99,5 SiO2). Difíciles de fundir, resisten hasta 1000 oC. Muy baja expansión y alta resistencia al choque térmico

b. Vidrios de sosa-calcica (72 SiO2, 13 Na2O, 1 Al2O3 y 11 CaO). Fácilmente fabricables, vidrio ampliamente utilizado

c. Vidrios de borosilicatos (80,5 SiO2, 3,8 Na2O, 2,2 Al2O3 y 12,9 B2O3). Buena resistencia al choque térmico y estabilidad química (Pyrex)

d. Vidrios alumino-silicatos (57 SiO2, 20,5 Al2O3, 5,5 CaO y 12 MgO). Resistencia a altas temperaturas

e. Vidrios de alto plomo (35 SiO2, 58 PbO y 7,2 K2O). Absorbe radiaciones.

Procesamiento de los cerámicos cristalinos

1. Preparación de materiales. Las partículas y otros ingredientes, tales como aglutinantes y lubricantes pueden ser mezclados en seco o en húmedo.

2. Conformado o moldeo. Por diferentes procesos se le da la forma deseada a la masa de polvos cerámicos.

3. Tratamiento térmico de secado y cocción. El secado de un cuerpo arcilloso crudo es el mecanismo por el cual se elimina el agua que lo humedece. El secado es necesario para que la cocción del cuerpo cerámico se realice adecuadamente.

Los materiales básicos que constituyen, son los siguientes:

• el caolín o tierra de porcelana cuya composición corresponde a la siguiente fórmula:Al2 O3 - 2 Si O2 - 2 H2 O• el cuarzo u óxido de silicio de fórmula:Si O2• el feldespato, nombre genérico de un grupo de minerales petrogenéticos o formadores de rocas. Todos los feldespatos son silicatos anhídros de aluminio, con potasio, sodio y calcio. Su fórmula es la siguiente:K2 O - Al2 O3 - 6 Si O2Los tres componentes citados se mezclan bien y se amasan con agua, quitando las impurezas.

Los minerales fundamentales que entran en la composición de los materiales cerámicos son, esencialmente:

a) Silicatos alumínicos (arcilla, caolín, etc.)b) Silicatos magnesicos (talco)

A estos componente fundamentales se añaden muchos otros componentes secundarios como: el cuarzo, el feldespato, la alúmina, el carburo silícico, etc., y que se añaden en proporciones adecuadas según las cualidades buscadas.

Los materiales cerámicos empleados en la electrotecnia de la alta frecuencia, que tienen elevada constante dieléctrica, no están constituidos a base de silicatos, sino que contienen óxido de titanio en elevada proporción.

1. PREPARACIÓN DE MATERIALES

Las partículas y otros ingredientes, tales como aglutinantes y

lubricantes, pueden ser mezclados en seco o en húmedo.

Para productos que no requieren tener propiedades muy

críticas, se mezclan los ingredientes con agua. Ej: Ladrillos,

tuberías para alcantarillado y otros productos arcillosos.

Para otros productos especiales, las materias primas son

secas con aglutinantes y otros aditivos. Ej: porcelanas de

bujías.

2. CONFORMACIÓN

Prensado uniaxial: (en caliente o en frío). Consiste en la

aplicación de presión en una única dirección hasta conseguir

la compactación de los polvos cerámicos. La pieza así

conformada tendrá la forma de la matriz y las superficies con

las que se aplica la presión.

Prensado isostático: (en caliente o en frío). Consiste en

compactar los polvos encerrándolos herméticamente en

moldes elásticos típicamente de goma, látex o PVC,

aplicándoles presión hidrostática mediante un fluido que

puede ser agua o aceite.

El fundamento de este proceso es el Teorema de Pascal, de

este modo conseguimos compactar uniformemente y en todas

las direcciones el material. Si el proceso se realiza en caliente

se puede conseguir la sinterización.

Moldeo por colada, (Slip casting): Se fundamenta en el

moldeo por barbotina de la cerámica tradicional, mediante el

cual obtenemos piezas de espesores pequeños utilizando

moldes porosos.

La barbotina es una suspensión de un material cerámico en

polvo y un liquido (arcilla y agua).

Se vierte en un molde poroso (yeso) que absorbe el líquido y

lo que queda pegado al molde es una capa semidura, que

cuando tiene el espesor suficiente, se interrumpe el proceso y

el exceso se desaloja de la cavidad.

Moldeo por inyección de polvos (MIP). La inyección puede darse

por el mecanismo de un tornillo sin fin o por un embolo (pistón).

Laminado de polvos. El laminado de polvos puede producir tiras

de metales difíciles de trabajar, refractarios o reactivos.

Extrusión. Los medios más utilizados son las máquinas de

extrusión tipo tornillo sin fin, en la cual se fuerza al material

cerámicos plástico (Ej: arcilla y agua) a pasar a través de una

matriz de acero.

Las cerámicas especiales de aplicación técnica casi siempre

se fabrican utilizando un pistón de extrusión bajo alta presión

de manera que puedan conseguir tolerancias precisas.

Las secciones sencillas y las formas huecas de los materiales

cerámicos se pueden producir por extrusión de estos

materiales en estado plástico a través de una matriz de

extrusión.

3. TRATAMIENTO TÉRMICO.

Secado y eliminación de aglutinante. El objetivo es eliminar

agua del cuerpo cerámico plástico antes de ser sometido a

altas temperaturas. La eliminación del agua se lleva a cabo a

menos de 100 oC. y puede tardar alrededor de 24 horas.

Sinterización. Es el proceso por el que se consigue que

pequeñas partículas de un material se mantengan unidas por

difusión en estado sólido.

Ej: el aislante de la bujía (alúmina) se sinteriza a 1600 oC.

(punto de fusión de la alúmina 2050 oC.)

Sinterización. Proceso que permite que las partículas se unan por difusión (altas temperaturas) para que el producto adquiera su propiedades definitivas

A menudo durante la sinterización, ocurre una vitrificación o difusión. Los fundentes o impurezas producen una fase líquida en la superficie de los granos. El líquido ayuda a eliminar la porosidad y cambia a vidrio después del enfriamiento. La presencia de la fase vítrea sirve como pegamento.

Sinterización en fase líquida. En muchos sistemas

cerámicos la formación de una fase líquida se usa,

comúnmente, para ayudar a la sinterización y a la

evolución microestructural. La cantidad de fase liquida

oscila entre el 1 y el 20 % y se forma al calentar la mezcla

de polvos cerámicos.

El propósito de la sinterización en presencia de fase

líquida es:

1.- Aumentar la velocidad de densificación.

2.- Acelerar el crecimiento de grano.

3.- Producir propiedades específicas de los límites de

grano.

Vitrificación.

Algunos de los productos cerámicos tales como la porcelana,

productos arcillosos estructurales y algunos componentes

electrónicos contienen una fase vítrea.

Durante el tratamiento a elevadas temperaturas de este tipo

de materiales tiene lugar un proceso de vitrificación, por

medio del cual la fase vítrea se licua y rellena los poros del

material.

Cementación.

Consiste en unir materias primas cerámicas usando un aglutinante que no requiere de horneado o sinterizado. Una resina líquida como el silicato de sodio, el fosfato de aluminio o el cemento Pórtland, recubren las partículas cerámicas y proporcionan puentes que mantienen unidas a las mismas

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES CERÁMICOS

Cerámicas tradicionales

Arcillas - Alfarería: ladrillos, tejas

Porcelanas - Al2O3-SiO2-K2O:aislantes eléctricos

Cordieritas - Al2O3-SiO2-MgO:elementos calefactores

Refractarios - Magnesitas, cromitas

Cerámicas avanzadas

Oxídicas - Al2O3, ZrO2, MgO

No oxídicas - Si3N4, SiC, TiB2

Procesamiento de los cerámicos no cristalinos. Técnicas para manufacturar vidrio en hoja y placa: (a) laminado. (b) Flotado del vidrio en estaño

Técnicas para el conformado de productos vìtreos: (a)

compresión, (b) presionado y soplado, (c) Trefilado de fibras

Aplicaciones generales de las dos clases de cerámicos:

a. Tradicionales, como son las vajillas, azulejos, tejas, ladrillos,

losetas, vidrios, alfarería, cemento y piedras abrasivas, y

b. Cerámicos industriales (avanzados), también conocidos de

ingeniería, de alta tecnología o cerámicos finos, como los

componentes para turbinas, automóviles, usos

aeroespaciales, intercambiadores de calor, semiconductores,

sellos, imanes, prótesis y herramientas de corte.

CLASIFICACIÓN SEGÚN APLICACIONES

• Refractarios

Al2O3, MgO, ZrO2: moldes para fundido de metales,

interiores de hornos

• Abrasivos

SiC, Al2O3, diamante: esmeriladores, polvos de pulido

• Eléctricos y magnéticos

BeO, Al2O3, AlN, ZnO, ferritas: substratos, semiconductores,

varistores, imanes

• Nucleares

UO2: combustible nuclear

• Biológicos

ZrO2, Al2O3: prótesis, componentes dentales

APLICACIONES DELAS CERAMICAS AVANZADAS:

• Nitruro de silicio (Si 3 N 4), utilizado como polvo abrasivo.

• Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicópteros y

cubiertas de tanques.

• Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en

abrasivos y como material refractario.

• Diboruro de magnesio (Mg B 2), es un superconductor no

convencional.

• Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor.

• Ferrita (Fe 3 O 4) es utilizado en núcleos de transformadores

magnéticos y en núcleos de memorias magnéticas.

• Esteatita, utilizada como un aislante eléctrico.

• Ladrillos, utilizados en construcción

• Óxido de uranio (UO2), empleado como combustible en

reactores nucleares

• Óxido de itrio, bario y cobre (Y Ba 2 Cu 3 O 7-x), superconductor

de alta temperatura.