UNIDAD III
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES NO METÀLICOS
3.1 CERÀMICOS
Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos no metales, que están constituìdos por elementos metàlicos y no metàlicos que se enlazan principalmente por enlaces iónicos y/o covalentes. La composición química de los cerámicos es considerablemente variable, pues hay desde compuestos sencillos a mezclas de muchasfases complejas unidas.
Las propiedades de los materiales cerámicos también varìan mucho debido a diferencias en los enlaces. En general estos materiales se caracterizan por tener gran dureza y fragilidad, baja tenacidad y ductilidad. Estos materiales se comportan como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a que carecen de electrones conductores. Normalmente tienen temperaturas de fusiónrelativamente altas. Tambièn tienen estabilidad química relativamente alta en ambientes agresivos, esto se debe a sus fuertes enlaces (iónico y covalente). A estas propiedades se debe a que tienen mucha aplicación en los procesos de ingeniería.
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Fig. 3.1
a) Crisoles de Zircoa (dióxido decirconio) se utilizan en la fusión de superaleaciones
b) Piezas fabricadas en Zircoa de grano grueso, se incluyen boquillas de soplete, crisoles,
Bloques de quemadores y discos.
c) Cojinete de bolas Ceratec de alto rendimiento y anillos fabricados con titanio y nitruro
de carbono mediante pulvimetalurgia. Tomado de Ciencia e ingeniería de materiales deWilliam F. Smith
Los materiales cerámicos que se usan en aplicaciones de ingeniería en general se clasifican en dos grupos: materiales cerámicos tradicionales y materiales cerámicos de uso especìfico en ingeniería. Los cerámicos tradicionales están constituìdos por tres componentes básicos: arcilla, sílice (pedernal) y feldespato. Como ejemplo de estos materiales son los ladrillos y tejas quese usan en la industria de la construcciòn y las porcelanas de uso en la industria eléctrica.
Por el contrario las cerámicas de ingeniería, están constituìdas tìpicamente por compuestos puros o casi puros como òxido de aluminio (Al2O3), carburo de silicio (SiC), y nitruro de silicio (Si3N4).
3.1.1. DUREZA
La gran dureza de algunos materiales cerámicos les hace susceptibles de ser usadoscomo abrasivos para cortar, afilar y pulir otros materiales de menor dureza. La alúmina fundida y el carburo de silicio son dos de los productos abrasivos cerámicos más usados industrialmente. Los productos abrasivos, como láminas y ruedas, se hacen por enlace de partículas cerámicas individuales. Entre los materiales de adición se encuentran cerámicas horneadas, resinas orgánicas y cauchos. Laspartículas cerámicas deben ser duras y con extremos cortantes afilados. Además, el producto abrasivo debe tener cierta porosidad, para proporcionar canales para que el aire o el líquido fluyan a través de la estructura. Los granos de óxido de aluminio son más resistentes que los de carburo de silicio pero no son tan duros, y por eso normalmente el carburo de silicio se usa para materiales más duros.Combinando óxido de zirconio con óxido de aluminio, se han mejorado los abrasivos y se han obtenido nuevos materiales con mayor resistencia, dureza y afilado que los óxidos de aluminio por sí solos. Una de estas aleaciones contiene un 25 % de ZrO2 y un 75 % de Al2O3 y otra, 40 % de ZrO2 y 60 % de Al2O3. Otro abrasivo cerámico importante es el nitruro de boro cúbico, que comercialmente se conocecomo Borazón. Este material es casi tan duro como el diamante y además tiene mejor estabilidad al calentamiento que éste.
3.1.2. RESISTENCIA A LA TENSIÒN
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…