Ceramicos

CERÁMICOS Y REFRACTARIOS
CER
Víctor H. Guerrero, Ph.D.
Departamento de Materiales
Escuela Politécnica Nacional

Materials in Design
Materials
Design = Process of
Design
translating a new idea or
a market need into the
detailed information from
which a product can be
manufactured
Materials have limited
Materials
design since the
beginning
Need to decide about:
Need
materials,processes

Materials
Materials
40000 to 80000 different
40000
ones are available
Classical: The choice of
Classical
material is dictated by
design
Currently: New products
Currently
are developed because
we have new materials
available
How do we choose?
How
Experience, catalogs,
systematic procedure

Processes
Processes

Product forming technological processes dependingon its shape complexity level and weight [2]

Materials Choice
Materials
The number of materials to be considered
The
depends on the stage during the design
process
Beginning
Design becomes more focused

Finally

Options are wide
List is shortened,
more data is needed
precise data
required for reduced
number
of materials

Materials Choice
Materials
You need to
You
keep anopen
mind
Choice cannot be
Choice
made
independently
$$$ is important
$$$

Materials Choice
Materials
Objective: develop a
Objective
methodology that, if
properly applied, gives
guidance through the
forest of complex choices
Consider:
Consider
Materials (data) – processes
Materials
(attributes)
Material – shape
Material
Performance – cost
Performance
AestheticsAesthetics
Ergonomics
Ergonomics

Relationships among some factors
connected with materials, processes &
functions of a product [2]

Evolution of Engineering Materials
Evolution

From:
From

Gold masks
Bronze swords
Stone tools

To:
To

Titanium watch

Carbon fiber reinforced
tennis racquet

Metal matrix composite
mountain bike

Evolution of Engineering Materials
EvolutionEvolution of Engineering Materials
Evolution
Theres has never been an era in which the
Theres
evolution of materials was faster and the range of
properties more varied
This is not the age of one material; it is the age of
This
an inmense range of materials
Designers who left college 20 years ago can be
Designers
forgiven for not knowing that have of them exist
Not knowing = riskto failure (disaster)
Not

1. Introducción
Las estructuras cristalina y amorfa
A escala atómica:

Los átomos en los materiales se mantienen unidos mediante
un enlace químico: iónico, covalente, metálico, molecular y
de hidrógeno.

Un material puede ser cristalino (p.e. cerámica policristalina) o amorfo (p.e. vidrio).

Estructura a escala
atómica

Propiedades intrínsecas: químicas,térmicas,
eléctricas, magnéticas y ópticas.

ABO3

Ejemplos: punto de fusión, módulo elástico, coeficiente de expansión térmica,
ferroelectricidad (BaTiO3), fragilidad.

Monocristales y policristales. Microestructura.
Monocristal: Material constituído por una única orientación del cristal

Policristales: Materiales constituídos por un gran número de pequeños
cristales o granos,separados entre sí por fronteras de grano.

Propiedades del policristal

Propiedades de sus cristalitos,
moduladas por el estado de
agrupación de ellos

¿Por qué es más común el uso de cerámicas y metales policristalinos?

La microestructura: Se refiere a la naturaleza, cantidad y distribución de las diferentes
fases que forman el material
La microestructura cerámica: vítrea o cristalina,o cristalina y vítrea.

Microestructura

Propiedades extrínsecas: mecánicas, reactividad,
propiedades finales

Ejemplos: la resistencia mecánica, la constante dieléctrica y la
conductividad eléctrica.

2.. La cerámica
2
Químicamente, las cerámicas son compuestos inorgánicos no metálicos, formados
de elementos metálicos y no metálicos, cuyos enlaces son predominantemente
iónicos...