Materiales Ceramicos




Introducción

Los materiales cerámicos son inorgánicos, materiales no metálicos que constan de elementos metálicos y no metálicos enlazados entres sí principalmente por enlaces iónicos y/o covalentes. La composición química de los materiales cerámicos varía considerablemente, desde los compuestos simples hasta mezclas de muchas fases complejas enlazadas.
Las propiedades de losmateriales cerámicos varían también enormemente, debido a diferencias en el enlace. En general, los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles, con tenacidad con tenacidad y ductilidad bajas. Los cerámicos son generalmente buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones de conducción. En general los materiales cerámicos tienen temperaturas de fusión relativamente altasy gran estabilidad química en muchos ambientes hostiles, gracias a la estabilidad de sus enlaces fuertes. Por estas propiedades, los materiales cerámicos son indispensables en muchos diseños de ingeniería.

Índice


Cerámicos

Propiedades generales de los materiales cerámicos

Propiedades mecánicas

Propiedades físicas

Aplicaciones

Preparación de materiales


PropiedadesGenerales Y Aplicaciones De Los Cerámicos
En comparación con los metales, los cerámicos tienen las siguientes características relativas: fragilidad, alta resistencia mecánica y dureza a temperaturas elevadas, módulo de elasticidad elevado y tenacidad, densidad, dilatación térmica y conductividad térmica y eléctrica bajas. Sin embargo, en vista de la amplia diversidad de composiciones de materialcerámico y de tamaños de grano, las propiedades mecánicas y físicas de los cerámicos varían significativamente. Por ejemplo, la conductividad eléctrica de los cerámicos se puede modificar de mala a buena (este cambio es el principio subyacente a los semiconductores).
En vista de su sensibilidad a los defectos y a las fallas, así como a las grietas superficiales e internas, a la presencia de diferentestipos y niveles de impurezas y debido a métodos diferentes de manufactura, las cerámicas pueden tener la amplia gama de propiedades.

Propiedades Mecánicas
En la siguiente tabla se presentan las propiedades mecánicas de varios cerámicos de ingeniería. Nótese que su resistencia a la tensión (resistencia a la rotura transversal) es de aproximadamente un orden de magnitud inferior a su resistenciaa la compresión. La razón está en su sensibilidad a las grietas, impurezas y porosidad.
Estos defectos conducen a la iniciación y propagación de grietas bajo esfuerzos a tensión; esta propagación reduce severamente la resistencia a la tensión. Por tanto, la reproducibilidad y la confiabilidad (desempeño aceptable a lo largo de un periodo de tiempo especificado) es un aspecto importante en lavida de servicio de componentes cerámicos.
La resistencia a la tensión de los cerámicos policristalinos aumenta con la reducción en el tamaño del grano y en la porosidad. Esta última relación queda aproximadamente representada por la expresión

UTS = UTSo℮-nP,

donde P es la fracción volumétrica de los poros en el sólido, UTSo es la resistencia a la tensión a porosidad cero, y el exponenten tiene valores entre 4 y 7.
El módulo de elasticidad de los cerámicos está relacionado aproximadamente con la porosidad mediante la expresión
E = Eo( 1 - 1.9P + 0.9P2 ),
Donde Eo es el módulo de porosidad cero.
A diferencia con la mayor parte de los metales y de los termoplásticos, los cerámicos por lo general carecen de tenacidad al impacto y de resistencia al choque térmico, en razóna su inherente carencia de ductilidad.
Una vez iniciada, una grieta se propaga con rapidez. Además de sufrir fallas por fatiga bajo cargas cíclicas, los cerámicos (y particularmente los vidrios) presentan un fenómeno que se llama fatiga estática.
Cuando se someten a una carga a la tensión estática durante un periodo de tiempo, estos materiales pueden fallar súbitamente. Este fenómeno ocurre...