Ceramicos avanzados

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCCIÓN
Son aquellos materiales que combinan las características y las ventajas de la cerámica tradicional, por ejemplo inercia química, capacidad a alta temperatura, y dureza, con la capacidad de soportar una tensión mecánica significativa. Como toda cerámica, están formados por compuestos inorgánicos y no metálicos; además, a menudo son mezclas de varios componentesy/o materiales de fase múltiple que tienen estructuras cristalinas complejas. Estos materiales se realizan generalmente para ser completamente densos y para tener tolerancias dimensionales ajustadas. Además de ser diseñados para soportar niveles substancialmente más altos de la tensión mecánica y térmica, hay otras características importantes que hacen a la cerámica estructural avanzada diferentede las cerámicas tradicionales. Los polvos, las composiciones, el procesado, y microestructura que resulta se deben controlar cuidadosamente para proporcionar los niveles requeridos del funcionamiento. Por lo tanto, la cerámica estructural avanzada es más costosa que cerámica tradicional. 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 TiB2; nitruro de aluminio, AlN; oxinitrato de aluminio de silicio, SiAlON; y algunos otros carburos y nitruros de cerámica se clasifican a menudo como cerámicas avanzadas o de alta tecnología debido a los métodos de procesado o usos. El nitruro de silicio, el carburo del silicio, y laszirconias monolíticas representan una familia de materiales más bien que un solo compuesto. Una amplia gama de microestructuras y las características se puede adaptar dentro de cada familia, con modificaciones de las composiciones o procesado. 1.1. Características Físicas La cerámica estructural avanzada posee una combinación de capacidades a alta temperatura, alta fuerza, tolerancia a la dureza o adefecto, alta dureza, resistencia mecánica a las altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia al choque térmico, resistencia a la abrasión, y durabilidad a largo plazo. En la Figura 1 se muestra la tensión y las gamas de uso de temperaturas para SiC, Si3N4 y ZrO2. La cerámica de zirconia, que se utiliza bajo condiciones de alta tensión y temperaturasmoderadamente 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 del silicio 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 lastemperaturas más altas (1500 ºC).

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CERÁMICOS AVANZADOS

Fig. 1. Diagrama de tensión y rangos de uso de temperaturas ZrO2 (-), Si3N4 (---), y SiC (-.-)

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3. CERÁMICA ESTRUCTURAL DE CARBURO DE SILICIO

2. FABRICACIÓN Y APLICACIONES DE LAS CERÁMICAS
2.1. Tecnología de proceso y fabricación La relación entre el proceso y características es especialmente crítica para la cerámicaestructural avanzada porque el éxito del proceso requiere de composiciones y microestructuras cuidadosamente controladas. La fabricación se realiza generalmente en cuatro pasos: procesado de polvos, consolidación/conformado, densificación, y acabado. Los polvos de partida deben ser químicamente puros y de granulado fino. Entonces, dependiendo de los procesos de conformado y de densificación que seutilizarán, y de las características y de la microestructura finales deseadas, los polvos se pueden mezclar con varios aditivos. Por ejemplo, los aditivos se pueden utilizar para mejorar la fluidez de polvos secos para que permitan un llenado del molde más fácil. Los plastificantes se pueden agregar para mejorar el conformado de las mezclas del polvo para ciertos tipos de operaciones de conformado. Los...