Curso:IntroduccinalaIngenieragdeMateriales

Clase7:MaterialesCermicos

P f D I H Al d Q i tProfesor:Dr.Ing.HernnAlvaradoQuintanaDepartamentodeIngenieradeMateriales

FacultaddeIngeniera UNTg

Definicin deCermicaEsuncompuesto inorgnico consistente deunmetal(osemimetal)y

uno oms nometales Ejemplos importantes: Ejemplos importantes:

Slice dixido desilicio (SiO2),elingrediente principaldelamayorpartedeproductos devidrio

Almina xido dealuminio (Al2O3),utilizado envariasaplicaciones desde abrasivos hasta huesos artificiales

Compuestos ms complejos talescomo elaluminosilicato hidratado Compuestos ms complejos talescomo elaluminosilicato hidratado(Al2Si2O5(OH)4),elingrediente principalenlamayorpartedeproductos dearcilla.

Propiedades delosMaterialesCermicos Altadureza aislante trmico yelctrico estabilidad qumica yalta Altadureza,aislante trmico yelctrico,estabilidad qumica,yalta

temperatura defusin Frgil,virtualmente sinductilidad puede causar problemas enel

procesamiento yeneldesempeo delosproductos cermicos Algunas cermicas sontranslucidos,elvidrio deventana (basedo enla

slice)es elejemplo ms claroslice)es elejemplo ms claro

ProductosCermicos Productos deconstruccin dearcilla ladrillos,tubos dearcilla y

baldosas. Refractarios cermicas para aplicaciones dealta temperatura tales

como paredes dehornos,crisoles ymoldes Cemento usado enconcreto usado para construccin ycarreterasCemento usado enconcreto usado para construccin ycarreteras Productos decermica blanca alfarera,loza china,porcelanas y

otras cermicas demesabasadas enmezclas dearcilla yotrosi lminerales

Productos CermicosProductosCermicos(continuacin)(continuacin)

Vidrios botellas,vasos,lentes,ventanas ybombillas deluz Fibras devidrio lana aislante trmico,plstico reforzado (fibra de

vidrio),ylneas decomunicacin defibra ptica Abrasivos xido dealuminio ycarburo desilicioAbrasivos xido dealuminio ycarburo desilicio Materiales para herramientas decorte carburo detungsteno,

xido dealuminio,ynitruro deboro cbico

Productos Cermicos(continuacin) Aislantes cermicos aplicaciones que incluye componentes de

transmisin elctrica,bujas ysustratos dechipmicroelectrnicos Cermicas magnticas ejemplo:memorias decomputadorasCermicas magnticas ejemplo:memorias decomputadoras Combustiblesnucleares basados enxido deuranio (UO2) Biocermicas dentaduras yhuesos artificiales

CLASIFICACION: EN BASE A SU APLICACION

Tres categoras bsicas deTres categoras bsicas deCermicos1. Cermicas tradicionales productos dearcilla talescomo

alfarera yladrillos,abrasivos comunes ycemento2. Cermicas modernas (avanzadas) desarrollado ms

recientemente basado enoxidos,carburos,etc.,ygeneralmenteposeen propiedades mecnicas ofsicas superiores onicasp p p pcomparado alas cermicas tradicionales

3. Vidrios basado primariamente enlaslice ydistinguido por suestructura nocristalinaestructura nocristalina Enadicin,Vitrocermicas sonvidrios transformados en

una estructura grandemente cristalina por tratamientotrmico

Resistenciadelas cermicasT i t l i t i d l i d b lt l Tericamente,laresistencia delas cermicas debe serms alta que losmetales debido aque sus tipos deenlace,inico ycovalente,sonmsfuerte que elenlacemetlico

Sinembargo,elenlacemetlico da ocasin aldeslizamiento,elmecanismo bsico por elque losmetales deforman plsticamentecuando estn sujetos aesfuerzos altos.cuando estn sujetos aesfuerzos altos.

Elenlaceenloscermicos es ms rgido ynopermite eldeslizamientobajo esfuerzo

h b l d d d l h l d f l d Lainhabilidad para deslizarse hace alas cermicas ms dificil deabsorberesfuerzos.

Imperfecciones en la estructuraImperfecciones enlaestructuracristalina de los cermicoscristalina deloscermicos Loscermicos contienen las mismas imperfecciones ensu estructura

cristalina como enlosmetales vacancias,tomos desplazados,cristalina como enlosmetales vacancias,tomos desplazados,intersticiales ygrietas microscpicas

Losdefectos internos tienden aconcentrar esfuerzos,especialmente det i fl i i ttensin,flexin oimpacto Deaqu que,las cermicas fallan por fractura frgil muchoms

facilmente que losmetalesq Superformancees muchomenos predictible debido alas

imperfecciones aleatorias yalas variaciones deprocesamiento

l d lResistenciaalacompresin deloscermicoscermicos Lasfragilidades que limitan laresistencia alatensin delosmateriales

d l f d cermicos nosoncasi tanoperativas cuando seaplican esfuerzos decompresin

Loscermicos sonsustancialmente ms fuertes encompresin que enp qtensin

Paraaplicaciones estructurales ydeingeniera,losdiseadores hanaprendido ausar componentes cermicos detal manera que ellos sonaprendido ausar componentes cermicos detal manera que ellos soncargados encompresin ms que entensin oflexin

Mtodosparareforzarlosmateriales cermicosmaterialescermicos Hacer losmateriales departida ms uniformes Disminuir eltamao degrano enproductos decermica

policristalinos Minimizar laporosidad Minimizar laporosidad Introducir esfuerzos superficiales compresivos Usar fibras dereforzamiento Tratamiento trmico

Propiedades fsicas de losPropiedadesfsicasdeloscermicoscermicos Densidad engeneral,loscermicos sonms ligeros que losmetales y

ms pesados que lospolmerosms pesados que lospolmeros Temperaturas defusin ms altoque para lamayora delosmetales

Algunos cermicos sedescomponen ms que sefunden Conductividades elctricas ytrmicas ms baja que para los

metales;pero elrango delosvalores es ms grande,deeste modoalgunos cermicos sonaislantes mientras que otros sonconductoresalgunos cermicos sonaislantes mientras que otros sonconductores

Expansin trmica algo menos que para losmetales,pero losefectos sonms dainos debido asu fragilidad

PROCESOS DE FABRICACION