ayuda para ingenieros

Los Cerámicos

C

omo este artículo trata sobre
los materiales cerámicos,
debemos principiar definiéndolos
química y estructuralmente. Los
cerámicos son compuestos
Inorgánicos de metal y no metal.
Esta definición Incluye las rocas
naturales y los minerales, los cuales
se excluyen generalmente de la
categoría de los cerámicos, pero
cuyas propiedades son
frecuentemente similares alas de
los cerámicos técnicos. Por
ejemplo, las gemas naturales y las
sintéticas como el diamante y el
zafiro, son importantes en varias
aplicaciones ópticas. En general,
consideramos los cerámicos como
aquellos materiales inorgánicos
elaborados por el hombre.
Los vidrios se consideran como una
subclase de los cerámicos. La
diferencia entre los dos es que los
cerámicos tienen unaestructura
cristalina periódica de alto orden y
los vidrios tienen un orden cristalino
corto, solamente a nivel de
subunidades pero éstas se
empacan al azar. Un ejemplo de
un vidrio natural es la obsidiana
(una roca volcánica). Algunos
vidrios pueden convertirse en
cerámicos por medio de
tratamientos térmicos,
durante los cuales se nuclean
y crecen los cristales dentro
del vidrio. Un ejemploclásico
de este tipo de material,
conocido como
vidrio-cerámico, es el
Pyroceram desarrollado por
la Corning Incorporated para
su utilización en vajillas
(Corelle por su nombre
comercial).
La mayoría de los cerámicos
son compuestos de óxidos,
carburos, nitruros o boruros,
aunque otros materiales
califican también como
cerámicos. Por ejemplo, los
materiales semiconductores
talescomo el Arseniuro de
Silicio y de Gallo
tienenmuchas propiedades
semejantes o similares a los
de los cerámicos
tradicionales. Las estructuras
cristalinas en los cerámicos

Materiales

pueden ser de muchos tipos. El
enlace atómico entre los átomos
en los cristales puede variar desde
completamente fónico
(por ejemplo el
Fluoruro de Magnesio
utilizado para ventanas
de transmisióninfrarroja) hasta
completamente
covalente (por
ejemplo el carburo de
Silicio utilizado para
estructuras de alta
temperatura tales
como intercambiadores de calor).
Muchos cerámicos que tienen
aplicaciones técnicas o de
ingeniería se utilizan en forma de
material policristalino. Esto es, que
consisten de granos individuales ,
los cuales son realmente cristales
simples, unidos entre sidurante el
procesamiento a temperaturas
elevadas. Las estructuras cristalinas
dentro de cada grano son
generalmente orientadas de un
grano a otro, lo cual conduce a
dificultades potenciales en
términos de anisotropía en las
propiedades elásticas o térmicas.
En el lado positivo, este defecto de

FOTO 3

Del

Futuro

orientación puede conducir a una
resistencia mejorada a lapropagación de grietas a través

Gustavo Tovar Sánchez
Profesor Dpto. de Ingeniería Mecánica.
Ingeniero Químico, Universidad Nacional,
Especialista en Materiales y Metalurgia,
Columbia University, EE.UU. Profesor
de Ingeniería Mecánica, Uniandes. Area de
especialización Materiales y Metalurgia.

del material. Los límites entre los
granos pueden constituir por si
mismos fuentes de localización deimpurezas, fuentes de fallas, o en
algunos casos medios para lograr
propiedades únicas en el material
(por ejemplo, capacitores de
capa-límite).
Cuando pensamos en los
cerámicos tradicionales incluimos
los ladrillos y otros productos de
arcilla, las porcelanas blancas, los
cementos y aún el óxido de
aluminio que se utiliza en las bujías
de ignición y en los sustratos de las
tarjetaselectrónicas. Los vidrios
tradicionales incluyendo el vidrio
común de ventanas, los
vidrios ópticos y varios
vidrios utilizados como
sellos. Mientras que estos
vidrios y los materiales
cerámicos representan una
fracción considerable de la
industria cerámica, el
interés en los años recientes
se ha centrado en los
denominados cerámicos
avanzados (cerámicos en
Ingeniería).
Los...