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7

CERÁMICOS
CONTENIDO DEL CAPÍTULO
7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

Estructura y propiedades de los materiales cerámicos
7.1.1
Propiedades mecánicas
7.1.2
Propiedades físicas
Cerámicos tradicionales
7.2.1
Materias primas
7.2.2
Productos cerámicos tradicionales
Nuevos materiales cerámicos
7.3.1
Óxidos cerámicos
7.3.2
Carburos
7.3.3
Nitruros
Vidrio
7.4.1
Química y propiedades del vidrio
7.4.2Productos de vidrio
7.4.3
Vidrios-cerámicos
Algunos elementos importantes relacionados con los cerámicos
7.5.1
Carbono
7.5.2
Silicio
7.5.3
Boro
Guía para el procesamiento de los materiales cerámicos

Por lo general se considera que los metales son la clase más importante de materiales de
la ingeniería. Sin embargo, es de interés observar que en realidad los materiales cerámicos
son más abundantes y seutilizan más. En esta categoría se encuentran incluidos los productos de arcilla (por ejemplo, ladrillos y vajillas), vidrio, cemento y materiales cerámicos
más modernos tales como el carburo de tungsteno y el nitruro cúbico de boro. Ésta es la
clase de materiales que se estudia en este capítulo. También se incluye el análisis de varios
elementos relacionados con los materiales cerámicos porque enocasiones se les usa en
aplicaciones similares. Estos elementos son el carbono, silicio y boro.
La importancia de los cerámicos como materiales de la ingeniería se deriva de su abundancia en la naturaleza y sus propiedades mecánicas y físicas, que son muy diferentes de las
de los metales. Un material cerámico es un compuesto inorgánico que consiste en un metal
(o semimetal) y uno o más no metales.La palabra cerámica proviene del griego keramos, que
significa arcilla de vasijas o trastos hechos de barro* cocido. Los ejemplos importantes de

* El término en inglés es clay, arcilla. Los materiales arcillosos forman barro si se mojan, término que se emplea en
el habla coloquial; en el mundo profesional se habla de arcillas; en el mundo de los artesanos se dice que el barro
se cuece y lacerámica más artística o la porcelana se hornea. N. del T.

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Capítulo 7/Cerámicos

TABLA 7.1

Oxígeno
50%

Elementos más comunes de la corteza terrestre, con sus porcentajes aproximados.

Silicio

Aluminio

Hierro

Calcio

Sodio

Potasio

Magnesio

26%

7.6%

4.7%

3.5%

2.7%

2.6%

2.0%

Recopilada a partir de la referencia [5].

materiales importantes son el sílice, o dióxido de silicio (SiO2),ingrediente principal de la mayoría de los productos de vidrio, la alúmina, u óxido de aluminio (Al2O3), que se utilizan
en aplicaciones que van de abrasivos a huesos artificiales; y compuestos más complejos
tales como el silicato de aluminio hidratado (Al2Si2O5(OH)4), conocido como caolinita,
ingrediente principal de la mayoría de los productos de arcilla. Los elementos de estos
compuestos son losmás comunes en la corteza terrestre, véase la tabla 7.1. El grupo incluye
muchos compuestos adicionales, algunos de los cuales ocurren de manera natural, en tanto
que otros son manufacturados.
Las propiedades generales que hacen a los materiales cerámicos útiles para los productos de ingeniería son la alta dureza, características buenas de aislamiento térmico y
eléctrico, estabilidad química ytemperaturas de fusión elevadas. Algunos cerámicos son
traslúcidos; el ejemplo más claro es el vidrio para ventanas. También son frágiles y virtualmente no poseen ductilidad, lo que causa problemas tanto en su procesamiento como en
su desempeño.
La importancia tecnológica y comercial de los materiales cerámicos queda demostrada por la variedad de productos y aplicaciones que se basan en esa clase demateriales. La
lista incluye los siguientes:
Productos de arcilla para la construcción, tales como ladrillos, tubos de arcilla y mosaicos para la construcción.
Cerámicos refractarios, capaces de utilizarse en aplicaciones de alta temperatura tales
como muros de hornos, crisoles y moldes.
Cemento para concreto, se emplea para la construcción y carreteras (el concreto es un
material compuesto,...