ciencia de los materiales


MATERIAL CERAMICO-REFRACTARIO-CLASIFICACION-PROPIEDADES-FABRICACION-APLICACIÓN.
Los materiales cerámicos son compuestos químicos inorgánicos o soluciones complejas, constituidos por elementos metálicos y no metálicos unidos entre sí mediante enlaces iónicos y/o covalentes; con gran aplicación en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos eléctricos,etc.
Esta granversatilidad de aplicaciones se deben a que poseen propiedades muy características que no pueden ser obtenidas con ningún otro material.







Un gran número de materiales cerámicos poseen estructuras típicas como la estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin embargo la mayoría de los cerámicos tienen estructuras cristalinas más complicadas y variadas. Entre estas estructuraspodríamos destacar las más importantes como son:
Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual los iones de bario y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con los iones bario en los vértices de la celda unidad, y los iones oxido en el centro de las caras, el ión titanio se situará en el centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxigeno.
Estructura delcorindón (Al2O3). Es similar a una estructura hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de metal y 18 de oxigeno.
Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman un retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones tetraédricas u octaédricas dependiendo del tipo de espinela en particular.
Estructura de grafito.Tiene una estructura hexagonal compacta.



Estructura de los materiales cerámicos
 


Porcentaje de carácter iónico y covalente del enlace para algunos materiales cerámicos



CLASIFICACIÓN
Materiales cerámicos tradicionales:
a.i.1. Arcilla
a.i.2. Sílice
a.i.3. Feldespato
Materiales cerámicos de uso específico en ingeniería:
a.i.1. Oxido de aluminio
a.i.2. Carburo de silicioa.i.3. Nitruro de silicio
a.i.4. Refractarios aluminosos, sílicos.






PROPIEDADES

PROPIEDADES MECÁNICAS

Son duros y frágiles a temperatura ambiente debido a su enlace iónico/covalente (al aplicarles una fuerza los iones de igual carga quedan enfrentados provocando la rotura del enlace),este hecho supone una gran limitación en su número de aplicaciones. Esta fragilidad se intensificapor la presencia de imperfecciones.
Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el deslizamiento de bordes de grano.

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

No suelen presentar propiedades magnéticas, sin embargo podemos encontrar cerámicas con propiedades magnéticas de gran importancia como ferritas y granates. Éstas son las llamadas cerámicas ferrimagnéticas. En estascerámicas los diferentes iones tienen momentos magnéticos distintos, esto conduce a que al aplicar un campo magnético se produzca como resultado una imantación neta.

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Son en su mayoría aislantes eléctricos debido a que tienen una alta resistencia dieléctrica y baja constate dieléctrica.

Algunos de ellos presentan otras propiedades dieléctricas como es la facilidad depolarizarse.

PROPIEDADES TÉRMICAS

La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este hecho son buenos aislantestérmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

Compuesto cerámico
Punto de Fusión,°C
Compuesto cerámico
Punto de Fusión,°C
Carburo de afnio, HfC
4150
Carburo de boro, B4C
2450
Carburo de titanio, TiC
3120
Oxido de aluminio, Al2O3
2050
Carburo de wolframio,...