Materiales Cerámicos., Tesinas de Ciencia de materiales

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Facultad de Ciencias de la

Electrónica

Integrantes:Profesor: María Josefina Robles Águila

Materiales Cerámicos

Ingeniería de los materiales

Contenido

• Introducción........................................................................................................................................
• Antecedentes.....................................................................................................................................
• Marco teórico......................................................................................................................................
• Importancia en la ingeniería.............................................................................................................
• Aplicaciones........................................................................................................................................
• Comentarios........................................................................................................................................
• Referencias.......................................................................................................................................

Antecedentes.

Desde la era Paleolítica para la sobrevivencia del hombre era necesaria la implementación de artefactos, por lo que se vio la necesidad de crear utensilios con materiales disponibles. Sin embargo, la aparición de la cerámica fue hasta el Neolítico (“edad de piedra nueva o pulida”). El neolítico se caracteriza por eso; la implementación de cerámica y piedra pulida.

Casi todos los autores piensan en que el nombre de “cerámica” proviene del griego: “Ceramos” hijo de Ariadna y Dionisio (Baco) porque le otorgan la creación de la alfarería, sin embargo, algunos otros dicen que proviene de “keramiké” que significa arcilla.

La arcilla era un material abundante dado que se producía por la descomposición de rocas, por lo que fue el material a utilizar para el comienzo de los cerámicos.

Gracias a sus propiedades comenzaron a fabricar ánforas, copas y platos las cuales adornaban mucho y ahora se puede apreciar como verdadera obra de arte. Aunque los adornos varían y dependen de cada región.

La manipulación de la arcilla es una técnica bastante antigua, sus primeras manipulaciones datan del año 23000 A.C. y hay registros de piezas más duras de porcelana de hace 3000 años. [1]

Marco teórico Aun siendo los materiales cerámicos los primeros que aparecieron en la historia del hombre, muy por delante de los metales, el nivel en el que se encontraban hasta los principios de los setenta podía ser calificado como rudimentario. [2]

Desde su descubrimiento han ido evolucionando dependiendo de las necesidades del hombre y han llegado a tener cientos de aplicaciones. Los cerámicos son un tipo de material que tiene unas propiedades específicas que los distinguen de los demás materiales.

Los cerámicos pueden definirse como materiales cristalinos inorgánicos. Como las rocas y la arena de playa son ejemplos de cerámicos en estado natural. Los cerámicos avanzados son materiales que se preparan a través de la refinación de cerámicas de estado natural. Estos cerámicos tienen una amplia gama de usos en la ingeniería, como en sensores y activadores, capacitores, comunicaciones inalámbricas, generadores de chispa, inductores y aislantes eléctricos. Algunos cerámicos son utilizados como recubrimientos de barrera ya que sirven para proteger los sustratos metálicos en motores de turbinas. En general debido a la presencia de porosidad, se les complica mucho conducir el calor, es por ello que se deben de calentar a temperaturas muy altas antes de fundirse. Los cerámicos son resistentes y duros, pero también son quebradizos. Existen nuevas técnicas para el procesamiento de cerámicos y se fabrican algunos lo sufrientemente resistentes a la fractura que se pueden utilizar en aplicaciones de carga, como los impulsores en los motores de turbinas.

Los poros presentes en los cerámicos representan el defecto de mayor importancia presente en los materiales cerámicos policristalinos. La presencia de estos puede ser perjudicial para las propiedades mecánicas de los materiales cerámicos, ya que apartide de ellos puede crecer una grieta y esparcirse a lo largo del material. Por otra parte, la presencia de poros puede resultar de mayor utilidad para incrementar su resistencia al impacto térmico. En ciertas aplicaciones como en filtros para metales, líquidos o gases calientes es deseable la presencia de poros interconectados.

En un material cerámico los poros se pueden encontrar de dos maneras, interconectados o cerrados. La porosidad aparente mide los poros interconectados en un material y determina la permeabilidad, es decir la facilidad con la que los gases y los fluidos pasan a través del componente cerámico. [7]

Por último, el método de extrusión y moldeo por inyección es una técnica mayormente utilizada para la fabricación de ladrillos, tejas para horno y aislantes. Para este proceso se utiliza una mezcla viscosa de partículas cerámicas que contienen aglutinante y otros aditivos. Esta mezcla tiene una consistencia similar a la de la arcilla, misma que se introduce en una máquina de extrusión donde se mezcla muy bien en un molino de amasar, se corta y posteriormente se inyecta en el dado de una máquina de extrusión de la cual se obtiene una forma continua de cerámica verde. Esta formase va cortando, se deja secar y se sinteriza. Para el moldeo por inyección, los polvos cerámicos se van mezclando con un plastificante termoplástico entre otros aditivos. Esta mezcla se pasa por un extrusor y se va inyectando en un dado, este método es adecuado para la elaboración de formas complejas. El polímero existente en el material cerámico se elimina por calor y lo que queda del cuerpo cerámico se sinteriza a alta temperatura.

Importancia en la ingeniería

Los materiales cerámicos son aquellos materiales inorgánicos y no metálicos, dichos compuestos están formados principalmente por elementos metálicos y no metálicos, además otra de sus características es que los enlaces interatómicos pueden ser iónicos o parcialmente iónicos con cierto carácter covalente.

La palabra cerámica tiene sus orígenes keramikos, palabra griega cuyo significado es cosa quemada , esto se refiere a las propiedades que estos materiales tienen después de un tratamiento térmico a altas temperaturas denominado cocción [3]

La importancia de los materiales cerámicos en la ingeniería se debe a las propiedades de estos. Dentro de las propiedades más importantes están

Fragilidad: Esto se debe a los enlaces que mantienen unidos a los átomos. La mayoría de las cerámicas son frágiles a temperatura ambiente, pero no necesariamente a temperaturas elevadas.

Poca conductividad eléctrica y térmica: En las cerámicas los electrones de valencia están atados en enlaces a diferencia de los metales en donde los electrones están libres, y esto determina sus propiedades eléctricas y térmicas. Cabe mencionar que el diamante tiene una conductividad térmica demasiado alta, sin embargo, el mecanismo de conducción se debe a fonones, no a electrones. Algunos cerámicos bajo ciertas condiciones pueden tener alta conductividad eléctrica

Fuerza de compresión: Los cerámicos son mucho más fuertes en compresión que en tensión, contrario a los metales, los cuales presentan resistencia a la tracción y compresión. De ésta propiedad surge la importancia de los cerámicos para construcciones, un ejemplo está en los puentes de hormigón. Los materiales cerámicos tienen baja tenacidad, aunque si se combinan con composites pueden mejorar ésta propiedad.

Insensibilidad química: Esta propiedad resulta de mucha importancia, como los materiales cerámicos son estables en ambientes químicos y térmicos pueden ser utilizados en laboratorios, ejemplo de esto es el vidrio Pyrex, éste material es muy resistente a