DEFINICIN | Cermica

DIFERENCIAS ENTRE VIDRIO Y CERMICO

Los cermicos son de estructura cristalina a diferencia del vidrio que tiene una estructura no cristalina amorfa. Los vidriosse forman por un proceso de someter a altas temperaturas una muestra de arena para luego enfriarla y obtener unmaterial llamado vidrio. Los cermicos no se obtienen por un proceso de fundicin, sino por la unin de partculas finasque constituyen un slido.

ARCILLAS Y CAOLINES

ARCILLAS

Producto de la disgregacin parcial o total de rocas gneas por accin del agua y agentes atmosfricos (temperatura ypresin durante largos periodos de tiempo). Son mezclas de diversas especies minerales (segn la composicin de laroca matriz)

CAOLN

Designa una arcilla con un elevado porcentaje de caolinita (mnimo 80%) y un bajo contenido de impurezas en general.

MATERIALES CERMICOS

Se obtienen a partir de materias primas arcillosas. Se moldea la arcilla y se somete a un proceso de coccin

CERMICAS

FINAS | GRES

Compuesta por arcillas refractarias y sal.

Propiedades: Aspecto vidriado. Elevada dureza. Gran compactibilidad.

Aplicaciones: Baldosas, azulejos, ladrillos, etc.

FINAS | PORCELANA

Se obtiene de la arcilla blanca seleccionada (CAOLN).

Propiedades: Transparente o translcida. Compacta. Elevada dureza (no es rayada por el acero). Resistente a los cidos.

Aplicaciones: Vajillas, objetos decorativos, aislantes elctricos, sanitarios, industria qumica.

GRUESAS | ARCILLA COCIDA

Se obtiene a partir de la arcilla ordinaria de color rojizo mate

Propiedades: Tacto duro y spero. Frgil

Aplicaciones: Puede aparecer recubierta o no de algn esmalte: ladrillos, tejas, otros elementos de construccin, objetosde alfarera (vasijas, recipientes, jarrones, macetas)

GRUESAS |LOZA

Se obtiene a partir de una mezcla de arcilla amarilla y arena.

Propiedades: Tacto fino y suave. Elevada dureza.

Aplicaciones: Cubierta por una capa de barniz o esmalte, proporciona un atractivo aspecto superficial: vasijas y objetosdecorativos.

GRUESAS |REFRACTARIOS

Formados por arcilla cocida con xidos de metales.

Propiedades: Resistentes a temperaturas superiores a 3000 C. Pueden soportar temperaturas extremadamente altas sinperder su solidez. Baja conductividad trmica (son empleados como aislantes). Pueden sufrir roturas por choque trmico.Buenas propiedades mecnicas a altas temperaturas.

Aplicaciones: Revestimiento interior de altos hornos, componentes elctricos y electrnicos.

ESTRUCTURA CRISTALINA DEL CERMICO

Los cermicos y los vidrios son materiales slidos no metlicos e inorgnicos. Los materiales cermicos son tpicamenteduros, frgiles, con baja tenacidad y ductilidad. Son buenos aislantes elctricos y trmicos debido a la ausencia deelectrones conductores. Poseen temperaturas de fusin relativamente altas. Los cermicos tradicionales estnconstituidos por tres componentes bsicos: arcilla, slice y feldespato (ladrillos y tejas, porcelanas elctricas usadas en laindustria elctrica). Las cermicas ingenieriles, estn constituidas por compuestos puros o casi puros, tales como el xidode aluminio, carburo de silicio, y nitruro de silicio. Los cermicos tienen bajas conductividades trmicas debido a susfuertes enlaces covalentes y son buenos aislantes trmicos. Debido a su alta resistencia al calentamiento, son usadoscomo refractarios.

CERMICAS AVANZADAS

CERMICAS TRADICIONALES: se basan principalmente en los silicatos.

CERMICAS AVANZADAS O DE INGENIERA: constituidas principalmente de compuestos puros o casi puros (xidos,carburos o nitruros). Almina (Al2O3), Nitruro de silicio (Si3N4), Circonia (ZrO2), y combinados con algunos xidosrefractarios.

ALMINA (AL2O3)

Punto de fusin superior a los 2000C. Se desarroll inicialmente, debido a su elevada refractariedad, para tubos y crisolesa elevada temperatura. Utilizada como material aislante de las bujas. Tiene una gran dureza, se utiliza en equipos demolienda y mezclado, elementos sometidos a rozamiento a elevada temperaturas, como boquillas de colada de metalfundido, y para aplicaciones elctricas.

NITRURO DE SILICIO (SI3N4)

Muy til para propsitos industriales. Se disocia a temperaturas por encima de los 1800C. Estos materiales se aplicanprincipalmente por sus elevadas resistencias a muy alta temperatura, presentando a su vez una elevada resistencia aldesgaste, aunque reaccionan con cierta facilidad en atmsfera oxidante.

CIRCONIA (ZRO2),

Presenta alto punto de fusin, alrededor de los 2700C. Tiene un mal comportamiento al choque trmico, ya que lastransformaciones vienen acompaadas de una expansin de volumen y por lo tanto a la generacin de tensiones trmicasque llegan a producir la rotura. Con la adicin de otros xidos refractarios (CaO, MgO e Y2O3), se estabiliza la estructura ypuede aplicarse como material refractario.

COMPORTAMIENTO BAJO CARGAS Y SOLICITACIONES

Elevada resistencia a la compresin si la comparamos con los metales. Bajo cargas de compresin las grietas tienden acerrarse. Bajo cargas de traccin o cizalladura las grietas tienden a separarse, dando lugar a la fractura. Los valores detenacidad de fractura en los materiales cermicos son muy bajos, valores que pueden ser aumentados mediantereforzando con fibras. Buen comportamiento de las propiedades mecnicas a altas temperaturas. Material utilizado comoabrasivo y como puntas cortantes de herramientas.

PROPIEDADES MECNICAS DE LOS MATERIALES CERMICOS

Son relativamente frgiles. La resistencia a la traccin vara desde 0.69 MPa hasta 7000 MPa. Son duros y tienen bajaresistencia al impacto, como excepcin encontramos el comportamiento de las arcillas como materiales fcilmentedeformables. El fallo mecnico de los materiales cermicos se da principalmente por defectos estructurales. Cuando latensin alrededor de un poro alcanza un valor crtico, se forma un inicio de grieta que se propaga rpidamente. Los porostambin actan mermando la resistencia del material, disminuyendo la tensin que es capaz de soportar ste.

PROPIEDADES MECNICAS DE LOS MATERIALES CERMICOS

Para los materiales cermicos totalmente densos, el tamao de las grietas est normalmente relacionado con el tamaodel grano. Para cermicas sin poros la resistencia es funcin del tamao del grano, siendo las cermicas de tamao degrano ms fino las que tienen grietas de tamao ms pequeo en los lmites de grano.

LA RESISTENCIA DE UN MATERIAL CERMICO EST DETERMINADA POR MUCHOS FACTORES:

La composicin qumica. La microestructura. Las condiciones superficiales como factores principales. La temperatura y elentorno. Tipo de solicitacin y cmo se aplican. El comportamiento de los materiales cermicos no es igual para todas lasmuestras de ensayo, aunque stas sean idnticas, lo que supone un serio problema a la hora de disear con estosmateriales cuando tienen que soportar cargas.

TENACIDAD DE LOS MATERIALES CERMICOS

Los materiales cermicos tienen baja tenacidad. Se realizan ensayos de fractura para determinar valores de tenacidad.Uno de los mecanismos para aumentar la tenacidad es combinar otro xido refractario, como CaO, MgO e Y2O3,resultando un material cermico con una resistencia a la fractura excepcionalmente alta.

CERMICOS REFORZADAS

Se puede mejorar la tenacidad utilizando fibras o partculas (compuestos de matriz cermica). Los refuerzos utilizados sonfibras cermicas de pequeo dimetro, entre 30 y 150 mm, de carburo de silicio, SiC, o almina, Al2O3. Los compuestosresponden dependiendo del tipo de refuerzo: de fibras largas o continuas, de fibra corta y finalmente partculas (SiC,refuerzo de ms fcil aplicacin produce un efecto endurecedor menor). Refuerzo con fibras de 1 a 3 mm de dimetro y 200mm de longitud

MECANISMOS PARA AUMENTAR LA TENACIDAD DE MATERIALES CERMICOS

Encontrado el refuerzo, la grieta es desviada, haciendo su camino de propagacin ms sinuoso. De esta manera seincrementa el nivel de esfuerzo necesario para propagar la grieta. Rotura de la fibra. Las fibras siguen manteniendo elmaterial unido hasta que un incremento de la carga produce la rotura de las mismas y permite que la grieta prosiga.