Materiales ceramicos de construccion

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CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES II
CURSO 2009-2010

La cerámica

Origen de la cerámica.
Naturaleza. La arcilla es de tipo sedimentario, formada por fragmentos de otras rocas. Está formada por materiales arcillosos (silicatos y alúmina hidratada). Los principales minerales arcillosos son: • Arcilla caolinita: Contiene un elevado porcentaje de alúmina para cerámica compacta. • Arcillamontmorillonita: Poco utilizada. • Arcilla illita: Son muy abundantes y las más utilizadas por sus propiedades plásticas. La mayoría de la cerámica estructural avanzada bajo desarrollo se basa hoy en el nitruro de silicio, Si3N4; carburo del silicio, SiC; zirconia, ZrO2; o alúmina, Al2O3. Además, materiales tales como diborato de titanio TiB 2; nitruro de aluminio, AlN; oxinitrato de aluminio desilicio, SiAlON

La cerámica estructural avanzada posee una combinación de capacidades a alta temperatura, alta fuerza, tolerancia a la dureza o a defecto, alta dureza, resistencia mecánica a las altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia al choque térmico, resistencia al abrasión, y durabilidad a largo plazo. En la Figura 1 se muestra la tensión y lasgamas de uso de temperaturas para SiC, Si 3N4 y ZrO2. La cerámica de zirconia, que se utiliza bajo condiciones de la alta tensión y temperaturas moderadamente altas (hasta 600 ºC), tiene la fuerza más alta a baja temperatura. . Aunque la dureza a baja temperatura del nitruro de silicio es menor que para la zirconia, el nitruro de silicio mantiene sus características hasta 1200 ºC. El carburo delsilicio es algo más débil que el nitruro de silicio sobre todo el rango de

temperaturas, pero mantiene buena dureza y resistencia a la abrasión a las temperaturas más altas (1500 ºC)

Ejemplos de materiales cerámicos
Nitruro de silicio (Si3N4), utilizado como polvo abrasivo. Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicópteros y cubiertas de tanques. Carburo de silicio (SiC), empleado enhornos microondas, en abrasivos y como material refractario. Diboruro de magnesio (MgB2), es un superconductor no convencional. Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor. Ferrita (Fe3O4) es utilizado en núcleos de transformadores magnéticos y en núcleos de memorias magnéticas. Esteatita, utilizada como un aislante eléctrico. Ladrillos, utilizados en construcción Óxido de uranio (UO2), empleado comocombustible en reactores nucleares Óxido de itrio, bario y cobre (YBa2Cu3O7-x), superconductor de alta temperatura.

Existen dos características fundamentales para la fabricación de materiales cerámicos con arcilla: • Plasticidad: Que es la capacidad de formar una masa plástica, fácil de moldear cuando añadimos agua. • Comportamiento frente al calor: Soporta muy bien el calor, y su acción lo convierteen un producto muy resistente y durable.

Propiedades mecánicas de la cerámica
Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan como entallas o concentradores de esfuerzo, reduciendo la resistencia alos esfuerzos mencionados. El módulo de elasticidad alcanza valores bastante altos del orden de 311 GPa en el caso del Carburo de Titanio (TiC). El valor del módulo de elasticidad depende de la temperatura, disminuyendo de forma no lineal al aumentar ésta.

Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidez de la estructura de los componentes cristalinos hay pocossistemas de deslizamientos para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta. Con los materiales no cristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa es la principal causa de la deformación plástica, y también es muy lenta. Aun así, es omitido en muchas aplicaciones de materiales cerámicos. Tienen elevada resistencia a la compresión si la comparamos con los metales incluso a...
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