MATERIALES CERAMICOS

1. MATERIALES CERAMICOS

2. AntecedentesGenerales • La Cerámica palabra derivada del griego “Sustancia Quemada”. • La invención de la cerámica se produjo en el Neolítico (Cerámica cardial). • El arte tradicional de la cerámica se describe en alfarería. • El Invento del Torno de alfarero mejoro la elaboración y acabado de las piezas. • Los ceramistas griegos trabajaron la cerámica influenciados por las civilizaciones del Antiguo Egipto, Canaán y Mesopotamia

3. AntecedentesGenerales • Aparecen claramente delineadas tres grandes zonas de cultura desarrollada: • China y las estepas hasta Siberia • África y litoral Mediterráneo • Europa. • En América: Eran cazadores y recolectores provistos de artefactos toscos de cuyo empleo eficaz dependía en gran parte su sobrevivencia. • Mayas • Incas

4. AntecedentesGenerales • La Cerámica Prehispánica • Tarapacá (Pampa Tamarugal)

5. Tecnología y Tratamientos • Materiales Cerámicos: • Un ampliogrupo de materiales no metálicos, compuestospormetales y no metales, unidospor enlaces iónicos y/o covalentes. • Pueden clasificarse en dos grupos: • Materiales cerámicos tradicionales: • constituidos por tres componentes básicos: arcilla, sílice y feldespato • Ejemplos: Ladrillos y Tejas utilizados en la industria de la construcción y las Porcelanas eléctricas de uso en la industria eléctrica.

6. Tecnología y Tratamientos • Materiales Ceramicos: • Materiales cerámicos de uso específico • Las cerámicas ingenieriles, por el contrario, están constituidas por compuestos puro o casi puros, tales como el óxido de aluminio (Al2O3), carburo de silicio (SiC), y nitruro de silicio (Si3N4). • Ejemplos: El carburo de silicio en las áreas de alta temperatura de la turbina de un motor y el óxido de aluminio en la base del soporte para los circuitos integrados de los chips en un módulo de conducción térmica.

7. Tecnología y Tratamientos • Los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores, normalmente poseen temperaturas de fusión relativamente altas y, así mismo, una estabilidad relativamente alta en la mayoría de los medios mas agresivos debido a la estabilidad de sus fuertes enlaces.

8. Tecnología y Tratamientos • En cuanto a las propiedades térmicas de los cerámicos la mayoría tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces covalentes y son buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calentamiento, son usados como refractarios (Temperatura de fusión entre 1600 y 4000°C.) • Preparación de Materiales (polvos ceramicos) • Compactacion • Tratamiento termico (horno)

9. Tecnología y Tratamientos • Sinterizacion • “Proceso por el cual un conjunto de partículas, compactadas o no, se aglomeran o unen químicamente formando un cuerpo coherente bajo la influencia de una temperatura elevada” • Más sencillo: unión de partículas a elevada temperatura

10. Tecnología y Tratamientos • Sinterizacion

11. Tecnología y Tratamientos • Materiales Ceramicos Arcilla Silice Feldespato

12. Tecnología y Tratamientos • Sílice y Silicatos • El silicio tiene una valencia igual a la del carbono, y, como éste, forma compuestos de forma tetraédrica

13. Tecnología y Tratamientos • Sílice y Silicatos • Estos tetraedros se combinan de diferentes maneras según compartan 2, 3 o 4 vértices

14. Tecnología y Tratamientos • Sílice y Silicatos • En el caso de que compartan 2 vértices, tenemos una cadena o anillo, y el material es fibroso

15. Tecnología y Tratamientos • Sílice y Silicatos • Si se comparten 3 vértices, se forma una estructura laminar: Muscovita

16. Tecnología y Tratamientos • Sílice y Silicatos • Cuando se comparten los 4 vértices, tenemos una estructura tridimensional Feldespato

17. Tecnología y Tratamientos • Comparación entre metales y cerámicos

18. Aplicaciones • Materiales cerámicos tradicionales • Hechos de arcillasnaturales y mezclas con cerámicoscristalinos: • Refractarios • Vidrios • Productosestructurales • Decorativos • Abrasivos • Cementos • Vajilla • Piso y pared • Sanitarios • Porcelanaeléctrica • Cerámicasdecorativas

19. AplicacionesRefractarios Ladrillospara calderas y hornos. Tienen un alto contenido de sílice o aluminio. Son utilizados en la fabricación de hierro y acero, metales no ferrosos, vidrio, cementos, conversión de energía, petróleo, e industriasquímicas.

20. AplicacionesRefractarios • Usadosparaproveerproteccióntérmica a otrosmateriales a temperaturasmuyaltas, como en la producción de acero (Tm=1500°C), fundiciones de metal, etc. • Compuestosprincimpalmente de alúmina (Al2O3) (Tm=2050°C) y sílicejunto a otrosóxidos: MgO (Tm=2850°C), Fe2O3, TiO2, etc., y tienenunaporosidad mayor al 10% en volumen. • También se utilizanBeO, ZrO2, SiC, y grafito con bajaporosidad

21. AplicacionesRefractarios • LadrillosRefractarios

22. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) • Principal componente: • Silice (SiO2) • Si se enfríadespacio se obtiene un compuestocristalino. • Si se enfríamásrápido se obtieneunaestructuraamorfaqueconsiste de cadenasdesordenadas de átomos de Silice y Oxígeno. • A esto se debesutransparencia, yaque los bordescristalinosdesvían la luz, causandoreflexión. • El vidriopuede ser templadoparaaumentarsutenacidad y resistencia.

23. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) Hay trestiposcomunes: • Vidrio de soda y cal - 95% de ellos, vidrios, contenedores, etc • Vidrios con plomo - contieneóxido de plomoparamejorar el índice de refracción. • Borosilicatado - contieneóxido de boro, conocidocomo Pyrex.

24. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) • Templado: • Se calientaporencima de Tgperodebajo del punto de fusión • Se enfría en agua o aceite • La superficie se enfría a Tg antes que el interior • Cuando el interior se enfría y contraecomprime la superficie. • Endurecimientoquímico: • Cationes con gran radio iónico se difunden en la superficie • Estotensalas “celdas” introduciendofuerzascompresivas y tensiones.

25. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) MoldeoporSoplado Procesadoporpresión

26. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios)

27. AplicacionesCerámicos en los Baños

28. AplicacionesAbrasivos • Naturales (granate, diamante, etc.) • AbrasivosSintéticos (carburo de sílice, diamante, alúmina, etc.) se utilizanparaperforar, cortar, pulir.

29. AplicacionesCementos • Usadosparaproducircaminos, puentes, edificios, represas.

30. Aplicaciones Materiales cerámicos avanzados • Estructura: • biocerámicas, herramientas de corte, componentes de motores, blindajes. • Eléctricos : • capacitores, aislantes, circuitosintegrados , piezoeléctricos, magnetos y superconductores • Recubrimientos: • componentes de motores, herramientas de corte • Químicas y ambientales: • Filtros, membranas, catálisis.

31. AplicacionesComponentes de Motores Rotor (Alúmina) Engranajes (Alúmina)

32. AplicacionesDiscos de FrenoCeramicos

33. AplicacionesCeramicos – BlindajeCompuesto

34. AplicacionesCeramicos – Blindaje Corporal

35. AplicacionesCeramicos – BlindajeTransbordador

36. AplicacionesCeramicos – Electronica superconductores Circuito integrado capacitores

37. Gracias Carlos Jimenez R.