Unidad 3

Química de Materiales Cerámicos – Notas del TEMA 3 – Profesor Javier Alarcón

Tema 3. Técnicas de caracterización de materiales cerámicos

¿Qué técnicas físicas de caracterización estructural se utilizan en los
materiales cerámicos ?
En general, los materiales cerámicos contienen una o más fases cristalinas y una o más
fases vítreas
Excepto los materiales vítreos (amorfos o nocristalinos) que están constituidos por
una o más fases vítreas
¡La estructura de los materiales determina las propiedades, por tanto es muy
importante conocer la estructura de los materiales cerámicos !
El término estructura es mucho más amplio que la denominada estructura cristalina
Contiene aspectos del material tales como :
la forma en que se encuentra, monocristalino o policristalino
los defectoscristalinos presentes
las impurezas presentes
la estructura de la superficie
Las técnicas físicas que se utilizan para una completa caracterización de materiales
cerámicos pueden clasificarse en :
de difracción
microscópicas
espectroscópicas
Además, otras técnicas como análisis térmico, medidas magnéticas y basados en
otras propiedades físicas pueden proporcionar información valiosaPágina 1 de 16

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En general, dos tipos de técnicas concretas son fundamentales en la caracterización de
los materiales cerámicos
difracción de polvo de rayos X
microscópia electrónica
En este tema, por tanto trataremos los fundamentos de ambas técnicas y además
discutiremos las bases de la caracterización basadaen las propiedades térmicas de los
materiales, el denominado análisis térmico
Por el contrario las técnicas físicas de caracterización de materiales vítreos, o incluso de
fases vítreas incluidas en materiales cerámicos, son las espectroscópicas

¿En qué consiste la difracción de rayos X ?
El experimento consiste en irradiar una muestra sólida con radiación X y detectar los
rayos Xdifractados
En función de la naturaleza de la muestra (monocristalina o policristalina), del tipo
de radiación (monocromática o policromática) y del tipo de detector surgen las
diferentes técnicas de difracción
Las diferentes técnicas nos permitirán conocer desde la estructura cristalina de un
monocristal hasta las tensiones de particulas nanométricas en muestras policristalinas
En este curso vamos atratar con cierto detalle la difracción de polvo de
rayos X, por su importancia en la determinación de las características de las fases
cristalinas que constituyen los productos cerámicos

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Difracción de polvo de rayos X
En esta técnica un haz de rayos X monocromático incide sobre una muestra depolvo
muy fino, que idealmente tiene los cristales (granos) dispuestos al azar en todas las
posibles orientaciones, detectándose los rayos X difractados mediante una película
fotográfica (métodos de Debye-Scherrer y Guinier) o contador de radiación (método del
difractómetro)

Rayos X y su generación
Los rayos X son radiación electromagnética de longitud de onda de aproximadamente 1
Å(10-10 m)
Se generan al incidir electrones acelerados, originados en un filamento (cátodo) sobre
un metal (ánodo)
La radiación X originada tiene dos componentes
Radiación blanca, policromática
Radiaciones características, monocromáticas
Radiación caracteristica, Kα y Kβ del ánodo de Cu (cobre)
componentes de Kα del espectro característico, Kα1 y Kα2
Longitudes de onda de diferentes ánodos, como(Cr), hierro (Fe), molibdeno (Mo) y
plata (Ag)
¡En los experimentos de difracción de polvo de rayos X se utilizan
radiaciones monocromáticas Kα¡
Difracción de rayos X en cristales. Ley de Bragg
El modelo utilizado por Bragg es considerar los cristales como formados por capas o
planos actuando como espejos semitransparentes

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