Date post: | 29-Jun-2015 |
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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.