Descripción de los materiales cerámios para el diseño. Tecnología de Materiales.

1. Materiales
Cerámicos
Francisco J. González Madariaga / Alberto Rosa Sierra
Tecnología de Materiales

2. Materiales
Cerámicos
Francisco J. González Madariaga / Alberto Rosa Sierra
Tecnología de Materiales

3. Cerámicas
Material sometido al fuego,
o substancia quemada
Materiales que contienen
elementos metálicos y no
metálicos, donde el
compuesto o los
compuestos se mantienen
unidos con fuerzas de
atracción o con enlaces
iónicos o covalentes

4. Amplio grupo de materiales de alto
punto de fusión, compuestos de
ingredientes como arcilla (silicio y
aluminio), calcio,sodio o potasio
(feldespato)
Quizá la propiedad más aceptada de
las cerámicas es su fragilidad
Cerámicas

5. Fecha
Importanciarelativa
Metales
Polímeros y
elastómeros
Cerámicos y
vítreos
Compuestos
Oro
Cobre
Bronce
Hierro
Acero
Aleaciones de acero
Aleaciones ligeras
Super aleaciones
Titanio
Zirconia
etc
Metales cristalinos
Al-Li
Aceros de fase dual
Aceros microaleados
Nuevas super aleaciones
Lento desarrollo:
Mejora en la calidad,
control y procesamiento
Madera
Pieles
Fibras
Adhesivos
Caucho
Bakelita
Nylon
PE PC
PMMA PS
PP
Acrílicos
Epóxis
Poliesteres
Pollímeros de
alto módulo
Pollímeros de
alta temperatura
Papel
GFRP
CFRP
Kevlar-FRP
Compuestos
Metal-matriz
Compuestos
Cerámicos
Piedra
Cerámica
Vidrio
Cemento
Refractarios
Cemento
portland Sílica
fundida
Pyro-cerámica
Cerámica de ingeniería
Evolución histórica de los materiales

6. Las arcillas usualmente contienen:
Silicio y aluminio (silicatos)
Compuestos de potasio
Compuestos de magnesio
Compuestos de calcio
Las arenas contienen:
Silicio o silicatos de aluminio,
de sodio o potasio

7. Tipos de cerámicas
Cerámicas tradicionales
Cerámicas técnicas

8. CeramicsMetals
Propiedades comparadas de
las cerámicas contra metales

9. Usos comunes de los
materiales cerámicos

10. Cerámicas tradicionales
Blancas
Refractarias
Vidrios
Abrasivos
Cementos

11. Cerámicas naturales
Provienen de depósitos
naturales de arcillas,
feldespato, cuarzo, etc.
Poco purificadas
Se forman multiples fases en la cocción
Para cada composición se dan
muchas aplicaciones

12. Cerámicas técnicas
Las materias primas son muy puras
Presentan fase única
Aplicaciones específicas
• Aeroespacial : Materiales ligeros de alta
resistencia mecánica y de alta
temperatura para:
• Motores, aviones, revestimientos de
lanzadera espacial.
• Automatismo : Sensores, componentes
de alta temperatura
• Biomédica : Huesos, dientes,
materiales de implante
• Óptica/Fotónica : Fibras ópticas,
amplificadores laser, lentes, ..etc
• Electrónica : Condensadores, sustratos
de circuito integrado, aislantes,..etc
• Energía : Celdas de combustible
sólidas, combustible nuclear

13. Proceso general de las cerámicas
1. Mezclado y molturación
2. Conformación
3. Moldeo
4. Secado
5. Cocción

14. Cerámicas blancas
Aplicaciones usuales
Loza, vajillas, elementos de cocina
Recubrimientos de piso y paredes
Porcelana eléctrica
Cerámica decorativa

15. Colada

17. Horno

19. Cerámica refractaria
• Para proveer protección
térmica a otros materiales
ante temperaturas muy
elevadas (+ 1500º C)
• Generalmente compuestas de
alumina, silica y óxidos.
Tienen gran porosidad (+10%)
• Existen otros refractarios
especiales como los de
grafito, óxido de berilio (BeO)
y otros que son de menor
porosidad

21. Cerámicas amorfas
El vidrio es un tipo de material
cerámico amorfo.
El vidrio se obtiene a unos 1500 °C de
arena de sílice (SiO2), carbonato de
sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).
Si su enfriando es rápido forma
estructuras amorfas que
consisten en estructuras
desordenadas de silicio y
oxígeno, lo que lleva obtener
materiales transparentes en
diferentes grados.
El vidrio puede ser templado
para mejorar su resistencia a la
fractura

22. Tipos usuales de vidrios:
1.Vidrios Sódicos (Silicato de sodio y
calcio). Botellas, ventanas, etc.
2. Vidrio plúmbico. Contiene plomo para
mejorar su índice de refracción
3. Vidrio de boro-silicato. Muy resistente
en especial al calor (pyrex)

23. Principales productos de vidrio
Vidrio plano
Vidrio de botella
Vidrio soplado
Fibras de vidrio
Vidrio de especialidades (fibras ópticas)

24. Proceso de vidrio prensado

26. Fabricación de canicas

27. Vidrio soplado

28. Proceso de vidrio soplado

30. Vidrio plano flotado

31. Horno para vidrio flotado

32. Vidrio templado
La dureza del
vidrio puede
mejorarse
mediante un
tratamiento de
endurecimiento
en su superficie.
Este es el vidrio
templado.

33. Proceso
El vidrio plano se calienta
arriba de su Tg pero debajo
de su Ts.
Se enfría bruscamente
La superficie se enfría antes
del interior, así el exterior es
tirado hacia adentro
(compresión)

34. Cerámicas cristalinas
Buenos aislantes eléctricos.
Se usan también como
abrasivos y para
herramientas de corte:
Óxidos de magnesio,
aluminio, boro y tungsteno

35. Cortador circular de Tungsteno

36. Abrasivos
Tipos de cerámicas
como abrasivos:
Naturales, como el
diamante
Sintéticos, como el
silicio-carbón, diamante,
alúmina, etc.

37. Cementos
Se denomina cemento a un
conglomerante formado a
partir de una mezcla de
caliza y arcilla calcinadas y
posteriormente molidas que
endurece al entrar en
contacto con agua.

43. Fin