Cerámicos

MECANICA AVANZADA DE LOS MATERIALES CERÁMICOS Y VIDRIOS

CERÁMICOS Y VIDRIOS INTRODUCCIÓN Es necesario comprender no solamente los materiales cerámicos tradicionales tales como el hormigón, vidrio, losa cerámica y ladrillos, sino también a los mas modernos, tales como materiales para láser, vidrios sensibles a la luz, etc. Cuando se encuentra la palabra cerámico, muchos piensan en las vajillasde losa y en las porcelanas, estos usos no están lejos del significado de la palabra griega original material sometido al fuego. ESTRUCTURA CRISTALINA DEL CERÁMICO Los cerámicos y los vidrios son materiales sólidos no metálicos e inorgánicos constituidos por elementos metálicos tales como el silicato o el boro y no metálicos tales como el oxígeno, carbón o nitrógeno enlazados principalmentemediante enlaces iónicos y/o covalentes. Las composiciones químicas de los materiales cerámicos varían considerablemente, desde compuestos sencillos a mezclas de muchas fases complejas enlazadas. Los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores,normalmente poseen temperaturas de fusión relativamente altas y, así mismo, una estabilidad relativamente alta en la mayoría de los medios mas agresivos debido a la estabilidad de sus fuertes enlaces. Debido a estas propiedades los materiales cerámicos son indispensables para muchos de los diseños de ingeniería. Los cerámicos son predominantemente de estructura cristalina a diferencia del vidrio quetiene una estructura no cristalina amorfa. Muchos vidrios se forman por un proceso de someter a altas temperaturas una muestra de arena de cuarzo (SiO 2) para luego enfriarla rápidamente obteniendo un material claro no cristalino denominado sílice tendido o vidrio. En contraste los cerámicos no se obtienen por un proceso de fundición, sino por la unión de partículas finas que constituyen unsólido. Algunos ejemplos y propiedades de vidrios y cerámicos de muestran en la Tabla 1. En general, los materiales cerámicos usados para aplicaciones en ingeniería pueden clasificarse en dos grupos: materiales cerámicos tradicionales y materiales cerámicos de uso específico en ingeniería. Normalmente, los cerámicos tradicionales están constituidos por tres componentes básicos: arcilla, sílice yfeldespato. Ejemplos de cerámicos tradicionales son los ladrillos y tejas utilizados en la industria de la construcción y las porcelanas eléctricas de uso en la industria eléctrica. Las cerámicas ingenieriles, por el contrario, están constituidas por compuestos puro o casi puros, tales como el óxido de aluminio (Al2O3), carburo de silicio (SiC), y nitruro de silicio (Si3N4). Ejemplos de aplicación de lascerámicas ingenieriles en tecnología de punta son el carburo de silicio en las áreas de alta temperatura de la turbina de un motor y el óxido de aluminio en la base del soporte para los circuitos integrados de los chips en un módulo de conducción térmica. En cuanto a las propiedades térmicas de los cerámicos la mayoría tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces covalentes yson buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calentamiento, son usados como refractarios.

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MECANICA AVANZADA DE LOS MATERIALES CERÁMICOS Y VIDRIOS

Tabla 1.

En la Tabla 2 se comparan algunas características de los metales y cerámicos.
Características Metales Elementos Un solo metal o fases metálicas con enlaces presentes metálicos. Disposición regular en planos enplanos de empaquetamiento compactos conduce a que ocurra deslizamiento debido a esfuerzos, los Disposición de que proporciona ductilidad. los átomos Cerámicos Metálicos y no metálicos con enlaces iónicos y/o covalentes. La disposición de los átomos como el tipo de enlace son diferentes. La disposición regular de los átomos determina la vía de la fractura y la ruptura. El plano de la fractura...