Compuestos Circona
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Cerámicas Estructurales
CirconaCircona
ZrO2
Propiedades-Elevada Resistencia-Elevada dureza-Buena Rdesgaste
-Aislante eléctrico-baja conductividad térmica-Buena Rcorrosión
-Coeficiente expansión térmico similar al Fe-Módulo de elasticidad similar al acero-Elevada T de fusión-Conductor de oxígeno
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Cerámicas Estructurales
CirconaCircona
ZrO2
AplicacionesTradicionales(Cerámicas con ZrO2):
-Refractarios-Pigmentos en pinturas-Abrasivos
Técnicas (ZrO2 puro):-Piezas resistentes al desgaste (cuchillos y tijeras)-Piezas resistentes a corrosión (válvulas, sellantes, bombas)-Piezas en procesos de conformado a ↑T y ↑P-Recubrimientos (de componentes motores aeroespaciales-Biomateriales (Protesis de cadera)-Electrónicas (Electrolitos sólidos) -Joyería (circonitas)
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Cerámicas Estructurales
Minerales: -Zircon (ZrO2. SiO2)
-Badeleyita (ZrO2 monoclínico impuro)
•Descomposición térmica del Zircon
•Clorinación del Zircón
Obtención de polvo de circona
ZrO2.SiO2→ ZrO2 + SiO2Vidrio que se disuelve en Na(OH) (acuosa) hirviendo
Hidrólisis
ZrO2Volátiles
ZrO2.SiO2 + C + 4 Cl2→ ZrCl4 + SiCl4 + 4 CO
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Cerámicas Estructurales
Estructura y Polimorfismo
Tf ~ 2700 ºC → refractario (uso limitado)
Liq ↔ ZrO2 (cúbica) ↔ ZrO2 (tetragonal) ↔ ZrO2 (monoclínica)
Transformación desplazativaCambio de volumen importante (4,6%)
Estabilización de fase cúbica (con estabilizadores: CaO, MgO, CeO2, Y2O3
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Cerámicas Estructurales
Diagramas de fase ZrO2 – MO (estabilizador)
ZrO2-CaO ZrO2-MgO
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Cerámicas Estructurales
Diagramas de fase ZrO2 – MO (estabilizador)
ZrO2-Y2O3ZrO2-CeO2
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Cerámicas Estructurales
Tipo de circonasMaterial Abbrev. Tetragonal Zirconia Polycrystals TZP Partially Stabilised Zirconia PSZ Fully Stabilised Zirconia FSZ Transformation Toughened Ceramics TTC Zirconia Toughened Alumina ZTA Transformation Toughened Zirconia TTZ
Las más importantes son TZP, PSZ y FSZ
Propiedad Y-TZP Ce-TZP ZTA Mg-PSZ Densidad (g.cm-3) 6.05 6.15 4.15 5.75 Dureza (HV30) 1350 900 1600 1020 Resistencia a flexión (MPa) 1000 350 500 800 Resistencia a Compresión (MPa) 2000 - - 2000 Módulo de Young (GPa) 205 215 380 205 Relación de Poisson 0.3 - - 0.23 Tenacidad a la Fractura (MPa.m-1/2) 9.5 15-20 4-5 8-15 Coef. Expansión Térmica (x10-6 °C-1) 10 8 8 10 Conductividad Térmica (W.m-1.K-1) 2 2 23 1.8
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Cerámicas Estructurales
Circona estabilizada: FSZZr4+ <> Y3+ + □anionica⇒conductores iónicos de oxígeno (YSZ)
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Cerámicas Estructurales
Circona estabilizada: FSZZr4+ <> Y3+ + □anionica⇒conductores iónicos de oxígeno (YSZ)
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Cerámicas Estructurales
Circona estabilizada: FSZ
• Sensores electroquímicos•Pilas de combustible
Aplicaciones Electrolitos sólidos en dispositivos electroquímicos
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Cerámicas Estructurales
Circona parcialmente estabilizada: PSZ
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Cerámicas Estructurales
Circona parcialmente estabilizada: PSZ
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Cerámicas Estructurales
Herramientas de corte
Cuchillas de cortar papel
Cuchillos
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Cerámicas Estructurales
Refractarios
Manta y tubos refractarios Ladrillos refractarios
Boquillas de quemadores