Estructura cristalina de los materiales cerámicos

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS MATERIALES CERÁMICOS
1.1. Introducción a la Ingeniería Cerámica La palabra cerámica deriva del vocablo griego keramos, cuya raíz sánscrita significa "quemar". En su sentido estricto se refiere a la arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el uso moderno de este término incluye a todos los materiales inorgánicos no metálicos que se forman por acción del calor. Hastalos años 50´s, los materiales más importantes fueron las arcillas tradicionales, utilizadas en alfarería, ladrillos, azulejos y similares, junto con el cemento y el vidrio. Históricamente, los productos cerámicos han sido duros, porosos y frágiles. El estudio de la cerámica consiste en una gran extensión de métodos para mitigar estos problemas y acentuar las potencialidades del material, así comoofrecer usos no tradicionales. Esto también se ha buscado incorporándolas a materiales compuestos como es el caso de los cermets, que combinan materiales metálicos y cerámicos. Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por elementos metálicos y no metálicos enlazados principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes. Las composiciones químicas de losmateriales cerámicos varían considerablemente, desde compuestos sencillos a mezclas de muchas fases complejas enlazadas. Las propiedades de los materiales cerámicos también varían mucho debido a las diferencias en los enlaces. En general, los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Los materiales se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos ytérmicos debido a la ausencia de electrones conductores. Normalmente poseen temperaturas de fusión relativamente altas y, asimismo, una estabilidad química relativamente alta en muchos más agresivos debido a la estabilidad de sus fuertes enlaces. Debido a estas propiedades, los materiales cerámicos son indispensables para muchos de los diseños en ingeniería. En general, los materiales cerámicosusados para aplicaciones en ingeniería pueden clasificarse en dos grupos: materiales cerámicos tradicionales y materiales cerámicos de uso específico de ingeniería. La mayoría de los productos cerámicos tradicionales y técnicos son manufacturados compactando polvos o partículas en matrices que se calientan posteriormente a enormes temperaturas para enlazar las partículas entre sí. Las etapas básicaspara el procesado de cerámicos por aglomeración de partículas son: 1) preparación del material; 2) moldeado o colada; 3) tratamiento térmico de secado (que normalmente no se requiere) y horneado por calentamiento de la pieza de cerámica a temperaturas suficientemente altas para mantener las partículas enlazadas. La mayoría de los productos están fabricados por aglomeración de partículas (hay dosexcepciones importantes: los productos de vidrio y el moldeo de hormigón). Las materias primas para estos productos varían dependiendo de las propiedades requeridas por la pieza de cerámica terminada. Las partículas y otros ingredientes, tales como cimentadores y lubricantes, pueden ser mezclados en seco o en húmedo. Para productos cerámicos que no necesitan tener propiedades muy “críticas”, talescomo ladrillos comunes, tuberías para alcantarillado y otros productos arcillosos, es una práctica común mezclar los ingredientes con agua. Para otros materiales cerámicos, las materias primas son tierras secas con cimentadores y otros aditivos.

Algunas veces se combinan ambos procesos –húmedo y seco- . Por ejemplo, para producir un tipo de cerámicos con gran proporción de alúmina (Al2O3) quesea buen aislante, las partículas de materia prima se mezclan con agua y junto con un cimentador de cera para formar una suspensión que posteriormente se atomiza y seca para formar pequeñas partículas esféricas. Cerámicos Tradicionales Los cerámicos tradicionales están constituidos por tres tipos básicos: arcilla, sílice y feldespato. La arcilla está compuesta principalmente por silicatos de Al...