INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE
MULEGE
INGENIERÍA DE LOS MATERIALES
Materiales cerámicos “Su estructura cristalina y sus
consecuencias en sus propiedades técnicas”
ALUMNOS:
Raúl Armando Tamayo Armenta
Iván Arce Fernández
Santa Rosalía B.C. Sur a 18 de Junio de 2010
MATERIALES CERAMICOS
INGENIERIA DE LOS MATERIALES
Introducción
Los materiales cerámicos avanzados se han seleccionado como
materiales más adecuados para muchas aplicaciones, debido a
características deseables como elevada dureza, resistencia al desgaste,
estabilidad química, resistencia a elevadas temperaturas y bajo coeficiente
de expansión térmica.
Son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por elementos
metálicos y no metálicos enlazados principalmente mediante enlaces
iónicos y covalentes. Las composiciones químicas de los materiales
cerámicos varían considerablemente, desde compuestos sencillos a mezclas
de muchas fases complejas unidas.
Las propiedades de los materiales cerámicos también varían mucho debido
a diferencias en los enlaces. En general y haciendo referencia, estos
materiales son típicamente duros y frágiles, con baja adherencia y
ductibilidad así como otras referencias como:
Aislantes eléctricos
Térmicos (ausencia de electrones conductores)
Temperaturas de fusión altas
Estabilidad química alta en diversos ambientes
Normalmente estos materiales están constituidos por tres componentes
básicos: arcilla, sílice (pedernal) y el feldespato, ejemplos; ladrillos, tejas
utilizados en industrias de la construcción y las porcelanas de uso industrial
de construcción y eléctricas.
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MATERIALES CERAMICOS
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MATERIALES CERAMICOS
ESTRUCTURA CRISTALINA Y SUS CONSECUENCIAS EN SUS PROPIEDADES
- ENLACES IONICOS Y CONVALECENTES EN COMPUESTOS CERAMICOS
SENCILLOS.
Algunos compuestos cerámicos con estructuras cristalinas relativamente sencillas
están recogidos en la siguiente tabla:
Compuesto cerámico
Carburo de afnio, HfC
Carburo de titanio, TiC
Carburo de wolframio, WC
Oxido de magnesio. MgO
Carburo de silicio, SiC
Punto de Fusión, °C
Compuesto cerámico
4.150 Carburo de boro, B4C
3.120 Oxido de aluminio, Al2O3
2.850 Dióxido de silicio, SiO2
2.798 Nitruro de silicio, Si3N4
2.500 Dióxido de titanio, TiO2
Punto de Fusión, °C
2.450
2.050
1.715
1.900
1.605
Ejemplo:
“Las balatas Mopar están fabricadas con
compuestos cerámicos que reducen la fatiga,
incrementa la durabilidad, proporcionan la
mejor frenada y no ensucian el rin ni
generan rechinidos”
La cantidad de enlaces iónicos o covalentes entre átomos de estos compuestos
es importante porque determinan, alguna medida, que tipo de estructura
cristalina se formara en el compuesto cerámico.
Ordenaciones iónicas sencillas encontradas en sólidos con enlaces iónicos.
En los sólidos cerámicos iónicos el empaquetamiento de los iones está
determinado principalmente por los siguientes factores:
1. El tamaño relativo de los iones en el solido iónico (considerando los iones
como esferas compactas de radios definidos)
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MATERIALES CERAMICOS
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2. La necesidad de equilibrar las cargas electrostáticas para mantener la
neutralidad eléctrica en el sólido iónico.
En un sólido los iones del mismo
signo,
enfrentados
como
consecuencia de su desplazamiento
lateral, experimentarán una fuerte
repulsión que terminará quebrando
el cristal. Este fenómeno explica el
carácter frágil de los sólidos iónicos.
Limitaciones de tamaño para el empaquetamiento denso de iones en un sólido
iónico: los sólidos iónicos están formados por cationes y aniones. En el enlace
iónico algunos átomos pierden sus electrones más externos para convertirse en
cationes y otros ganan electrones para convertirse en aniones. Por tanto, los
cationes son normalmente más pequeños que los aniones enlazados con ellos.
Cuanto mayor sea el número de aniones que rodean al catión central, más estable
es el sólido. Sin embargo, los aniones deben estar en contacto con el catión
central y deben mantener la neutralidad de carga.
Si los aniones no están en contacto con el catión central, la estructura puede
llegar a ser inestable por que el catión central puede vibrar en su jaula de de
iones. (relación de radios)
Procesados de materiales cerámicos.
La mayoría de los productos
cerámicos tradicionales y técnicos son
manufacturados compactando polvos o partículas, en formas adecuadas, que se
calientan posteriormente a temperaturas suficientemente elevadas para enlazar
las partículas entre si. Las etapas básicas para el proceso de cerámicas por
aglomeración de partículas son:
1. Preparación de materiales.- Pueden ser mezclados en secos o húmedo.
2. Conformación o moldeado.- Pueden conformarse mediante varios
métodos en condiciones secas, plásticas o liquidas.
3. Tratamiento térmico de secado.- el propósito es eliminar agua del cuerpo
cerámico plástico antes de ser sometidas a altas temperaturas.
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MATERIALES CERAMICOS
INGENIERIA DE LOS MATERIALES
Materiales cerámicos tradicionales.- Están constituidos por tres tipos básicos de
componentes, arcilla, sílice y feldespato.
Materiales cerámicos de ingeniería.- En contraste
con los cerámicos
tradicionales, que se basan principalmente en la arcilla, las cerámicas técnicas o
de ingeniería están constituidas principalmente por los compuestos puros o casi
puros; principalmente óxidos carburos o nitraros. Algunas mas importantes son
alúmina (es el oxido de aluminio (Al2O3). Junto con la sílice, es el ingrediente más
importante en la constitución de las arcillas y los barnices, impartiéndoles
resistencia y aumentando su temperatura de maduración)
Propiedades térmicas de los materiales.- Tienen una gran variedad de
aplicaciones eléctricas y electrónicas. Muchos tipos de cerámicos se utilizan como
aislantes eléctricos para corrientes eléctricas de alto voltaje.
Materiales cerámicos aislantes.- tienen propiedades eléctricas y mecánicas que
hacen especialmente idóneos para muchas aplicaciones como aislantes en la
industria eléctrica y electrónica. La unión iónica y covalente en materiales
cerámicos restringe la modalidad iónica y electrónica y determina que estos
materiales sean buenos aislantes eléctricos.
Propiedades térmicas de los materiales cerámicos.
La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas
debidos a sus fuertes enlaces iónicos-covalentes y son buenos aislantes térmicos.
Debido a sus altas resistencia al calor, son usados como refractarios, materiales
que resisten la acción de ambientes calientes, tanto líquidos como gaseosos. Los
refractarios se utilizan en las industrias metalúrgicas, químicas, cerámicas y de
vidrio.
Materiales cerámicos refractarios.- las propiedades mas importantes son sus
resistencia a bajas y altas temperaturas, su densidad y porosidad. Los refractarios
con baja porosidad tienen mayor resistencia a la corrosión y erosión y a la
penetración de líquidos y gases.
- Refractarios acidos.- sílice- tienen alta resistencia mecánica y rigidez a
temperaturas cercanas a sus puntos de fusión. Arcilla- se componen de una
mezcla de partículas de tamaño variable desde grandes tamaños hasta
partículas extremadamente finas. Tras la cocción, las partículas finas se unen
para formar otras mayores. Alta alúmina- pueden usarse en condiciones más
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MATERIALES CERAMICOS
INGENIERIA DE LOS MATERIALES
severas y a mayores temperaturas que los ladrillos de arcilla. Pero son mas
caros.
Refractarios básicos.- Están compuestos, la mayoría por magnesia, cal, cromita o
mezcla de dos o tres de esos materiales. Como grupos, esos refractarios básicos
tienen altas densidades, altas temperaturas de fusión y buena resistencia al
ataque químico por escorias básicas y óxidos, el uso más común es el
revestimiento en el proceso de fabricación de acero básico al oxigeno.
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MATERIALES CERAMICOS
INGENIERIA DE LOS MATERIALES
CONCLUCION
Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos, no metálicos
formados por elementos metálicos y no metálicos unidos primariamente
mediante enlaces iónicos y/o covalentes. Como resultado, las composiciones
químicas y las estructuras de los materiales cerámicos varían considerablemente.
En general, la mayoría de los materiales cerámicos son típicamente duros y
quebradizos con poca resistencia a los impactos y a la ductilidad.
Los cerámicos cuentan con importantes propiedades eléctricas y térmicas con
importantes aplicaciones en la industria.
Los materiales cerámicos son, normalmente, buenos aislantes eléctricos y
térmicos debido a la ausencia de electrones de conducción, y así muchos
materiales cerámicos se usan como aislantes eléctricos y refractarios.
Los vidrios son productos inorgánicos cerámicos de fusión que se han enfriado
hasta un sólido rígido sin cristalización.
Tienen propiedades especiales como transparencia dureza a la temperatura
ambiente y excelente resistencia a la mayoría de los ambientes.
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Materiales cerámicos, estructuras cristalinas y sus consecuencias

MATERIALES CERÁMICOS INDICE INTRODUCCIÓN 3 MATERIALES CERÁMICOS NO CRISTALINOS 3

MATERIALES CERÁMICOS INDICE INTRODUCCIÓN 3 MATERIALES CERÁMICOS NO CRISTALINOS 3

ExtrusiónMoldeoMaterialesCerámicaVidrioCompresión

Obras Públicas. Materiales modernos

Obras Públicas. Materiales modernos

CerámicasFullerenosSemiconductoresNaturaleza, propiedades y aplicacionesElementosCristales líquidosSuperconductores

RESUMEN CAPITULO 14 MATERIALES CERÁMICOS

RESUMEN CAPITULO 14 MATERIALES CERÁMICOS

CorrosiónCerámicaSilicatos cristalinoCerámicas refractariasPolarización

DEFINICIÓN Y PROPIEDADES GENERALES

DEFINICIÓN Y PROPIEDADES GENERALES

ElectroteniaEsteatitaLozaPropiedades eléctricasPorcelana electroténica

ÍNDICE_______________ INTRODUCCIÓN 6 LAS ESTRUCTURAS DE LOS MATERIALES CERÁMICOS 8 CERÁMICOS CRISTALINOS 8

ÍNDICE_______________ INTRODUCCIÓN 6 LAS ESTRUCTURAS DE LOS MATERIALES CERÁMICOS 8 CERÁMICOS CRISTALINOS 8

DecorativosArcillaConstructivosRefractariosGresCerámicaVidriosPorcelanasSíliceIngeniería de material

Metalurgia: Vidrios y materiales cerámicos

Metalurgia: Vidrios y materiales cerámicos

RefractariosArcillasEstructurasIndustrialesPropiedadesCaracterísticas

Respuestas a los test de materiales

Respuestas a los test de materiales

ResistenciaMineralesCerámicosVidriosArquitecturaBiotitaRocas sedimentariasProductos consolidantesMaterial pétreo

MATERIALES CERÁMICOS Son compuestos o soluciones compuestas. •

MATERIALES CERÁMICOS Son compuestos o soluciones compuestas. •

ElastómerosConformaciónTermoplástciosNo cristalinosFasesPolímerosPolimerizaciónIndustria