Materiales Ceramicos
Materiales Ceramicos <ul><li>Un amplio grupo de materiales no metálicos, compuestos por metales y no metales, unidos por e...
Materiales Cerámicos <ul><li>Son de utilización muy amplia y antigua en todos los ámbitos. </li></ul><ul><li>Ello se debe ...
Distribución de los elementos
Distribución de los elementos
Arcillas <ul><li>Contienen algunos de los siguientes: </li></ul><ul><li>Sílice (SO 2 ) y Aluminio como silicatos </li></ul...
Materiales Cerámicos Fedelspato ( Al 2 O 3 .6SiO 2   .xxx) Cuarzo (SiO 2 )
Sílice y Silicatos <ul><li>El silicio tiene una valencia igual a la del carbono, y, como éste, forma compuestos de forma t...
Sílice y Silicatos <ul><li>Estos tetraedros se combinan de diferentes maneras según compartan  2, 3 o 4 vértices </li></ul>
Sílice y Silicatos
Sílice y Silicatos <ul><li>En el caso de que compartan 2 vértices, tenemos una cadena o anillo, y el material es fibroso <...
Sílice y Silicatos <ul><li>Si se comparten 3 vértices, se forma una estructura laminar: </li></ul>Muscovita
Sílice y Silicatos <ul><li>Cuando se comparten los 4 vértices, tenemos una estructura tridimensional </li></ul>Feldespato
Tipos de  Materiales Cerámicos <ul><li>Decorativos </li></ul><ul><li>Refractarios </li></ul><ul><li>Vidrios </li></ul><ul>...
Comparación entre metales v  materiales cerámicos
Propiedades mecánicas y químicas
Propiedades mecánicas y químicas
Materiales Cerámicos   tradicionales <ul><li>Hechos de arcillas naturales y mezclas con cerámicos cristalinos.  </li></ul>...
Cerámicas <ul><li>Vajilla </li></ul><ul><li>Piso y pared </li></ul><ul><li>Sanitarios </li></ul><ul><li>Porcelana eléctric...
Cerámicas: Baños
Moldeo por drenado Sinter  and  Serve
Refractarios   <ul><li>Ladrillos para calderas y hornos. Tienen un alto contenido de sílice o aluminio. </li></ul><ul><li>...
Refractarios <ul><li>Usados para proveer protección  térmica a otros materiales a temperaturas muy altas, como en la produ...
Ladrillo refractario
Cerámicos Amorfos   (vidrios) <ul><li>Principal componente: Silice (S i O 2 )  </li></ul><ul><li>Si se enfría despacio se ...
Tipos de vidrio <ul><li>Hay tres tipos comunes: </li></ul><ul><li>Vidrio de soda y cal  - 95% de ellos, vidrios, contenedo...
Vidrios   <ul><li>Plano (ventanas) </li></ul><ul><li>Vidrio de contención (botellas) </li></ul><ul><li>Vidrio soplado (vaj...
Contenedores y botellas
Procesado por presión
Moldeo por soplado
Vidrio en edificios
Proceso de plato
Vidrio templado <ul><li>La resistencia del vidrio puede ser mejorada induciendo tensiones residuales de compresión en la s...
Proceso de endurecimiento <ul><li>Templado: </li></ul><ul><ul><li>Se calienta por encima de T g  pero debajo del punto de ...
Vidrio de seguridad <ul><li>¡Muchos intentan romperlo con piedras o palos pero el vidrio permanece intacto !  Cada tanto s...
Vidrio con plomo
Cerámicos cristalinos <ul><li>Buenos aislantes eléctricos y refractarios. </li></ul><ul><li>El óxido de magnesio se utiliz...
Abrasivos <ul><li>Naturales (granate, diamante, etc.) </li></ul><ul><li>Abrasivos Sintéticos (carburo de sílice, diamante,...
Cementos <ul><li>Usados para producir caminos, puentes, edificios, represas. </li></ul>
Cerámicas avanzadas <ul><li>Se desarrollaron en los últimos 50 años  </li></ul><ul><li>Aplicados como coberturas térmicas ...
Cerámicas avanzadas <ul><li>Estructura:   biocerámicas, herramientas de corte, componentes de motores, blindajes. </li></u...
Componentes de motores Rotor (Alúmina) Engranajes (Alúmina)
Turbocargador   Rotor Cerámico
Discos de freno cerámicos
McLaren Mercedes Benz
Carburo de silicio <ul><li>Componentes de automóvil </li></ul><ul><li>Elegidos por su resistencia al calor y desgaste </li...
Armaduras cerámicas <ul><li>Utilizadas en el ejército.  </li></ul><ul><li>Ventaja: baja densidad del material que lo hace ...
<ul><li>La mayor parte de la energía de impacto es absorbida por la fractura de la cerámica y cualquier energía cinética r...
Cerámicos – Blindaje compuesto
Carburo de sílice <ul><li>Blindaje corporal y otros compuestos elegidos por sus propiedades balísticas. </li></ul>
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Clase 22 Ceramicas

  1. 1. Materiales Ceramicos
  2. 2. Materiales Ceramicos <ul><li>Un amplio grupo de materiales no metálicos, compuestos por metales y no metales, unidos por enlaces iónicos y/o covalentes. </li></ul><ul><li>Principalmente compuestos de arcilla, fedelspato y sílice </li></ul>
  3. 3. Materiales Cerámicos <ul><li>Son de utilización muy amplia y antigua en todos los ámbitos. </li></ul><ul><li>Ello se debe a que sus constituyentes principales (Si, O, Al) son los elementos más abundantes </li></ul><ul><li>Además se utilizan en su forma oxidada, por lo que no sufren alteraciones del medio ambiente </li></ul>
  4. 4. Distribución de los elementos
  5. 5. Distribución de los elementos
  6. 6. Arcillas <ul><li>Contienen algunos de los siguientes: </li></ul><ul><li>Sílice (SO 2 ) y Aluminio como silicatos </li></ul><ul><li>Compuestos de potasio </li></ul><ul><li>Compuestos de magnesio </li></ul><ul><li>Compuestos de calcio </li></ul><ul><li>La arena contiene sílica y fedelspato o Silicatos de aluminio y potasio. </li></ul>
  7. 7. Materiales Cerámicos Fedelspato ( Al 2 O 3 .6SiO 2 .xxx) Cuarzo (SiO 2 )
  8. 8. Sílice y Silicatos <ul><li>El silicio tiene una valencia igual a la del carbono, y, como éste, forma compuestos de forma tetraédrica </li></ul>
  9. 9. Sílice y Silicatos <ul><li>Estos tetraedros se combinan de diferentes maneras según compartan 2, 3 o 4 vértices </li></ul>
  10. 10. Sílice y Silicatos
  11. 11. Sílice y Silicatos <ul><li>En el caso de que compartan 2 vértices, tenemos una cadena o anillo, y el material es fibroso </li></ul>
  12. 12. Sílice y Silicatos <ul><li>Si se comparten 3 vértices, se forma una estructura laminar: </li></ul>Muscovita
  13. 13. Sílice y Silicatos <ul><li>Cuando se comparten los 4 vértices, tenemos una estructura tridimensional </li></ul>Feldespato
  14. 14. Tipos de Materiales Cerámicos <ul><li>Decorativos </li></ul><ul><li>Refractarios </li></ul><ul><li>Vidrios </li></ul><ul><li>Abrasivos </li></ul><ul><li>Cementos </li></ul>
  15. 15. Comparación entre metales v materiales cerámicos
  16. 16. Propiedades mecánicas y químicas
  17. 17. Propiedades mecánicas y químicas
  18. 18. Materiales Cerámicos tradicionales <ul><li>Hechos de arcillas naturales y mezclas con cerámicos cristalinos. </li></ul><ul><li>Incluyen: </li></ul><ul><li>“ Cerámicas” </li></ul><ul><li>Productos estructurales </li></ul><ul><li>Refractarios </li></ul>
  19. 19. Cerámicas <ul><li>Vajilla </li></ul><ul><li>Piso y pared </li></ul><ul><li>Sanitarios </li></ul><ul><li>Porcelana eléctrica </li></ul><ul><li>Cerámicas decorativas </li></ul>
  20. 20. Cerámicas: Baños
  21. 21. Moldeo por drenado Sinter and Serve
  22. 22. Refractarios <ul><li>Ladrillos para calderas y hornos. Tienen un alto contenido de sílice o aluminio. </li></ul><ul><li>Son utilizados en la fabricación de hierro y acero, metales no ferrosos, vidrio, cementos, conversión de energía, petróleo, e industrias químicas. </li></ul>
  23. 23. Refractarios <ul><li>Usados para proveer protección térmica a otros materiales a temperaturas muy altas, como en la producción de acero (T m =1500°C), fundiciones de metal, etc. </li></ul><ul><li>Compuestos princimpalmente de alúmina (Al 2 O 3 ) (T m =2050°C) y sílice junto a otros óxidos: MgO (T m =2850°C), Fe 2 O 3 , TiO 2 , etc., y tienen una porosidad mayor al 10% en volumen. </li></ul><ul><li>También se utilizan BeO, ZrO 2 , SiC, y grafito con baja porosidad </li></ul>
  24. 24. Ladrillo refractario
  25. 25. Cerámicos Amorfos (vidrios) <ul><li>Principal componente: Silice (S i O 2 ) </li></ul><ul><li>Si se enfría despacio se obtiene un compuesto cristalino. </li></ul><ul><li>Si se enfría más rápido se obtiene una estructura amorfa que consiste de cadenas desordenadas de átomos de Silice y Oxígeno. </li></ul><ul><li>A esto se debe su transparencia, ya que los bordes cristalinos desvían la luz, causando reflexión. </li></ul><ul><li>El vidrio puede ser templado para aumentar su tenacidad y resistencia. </li></ul>
  26. 26. Tipos de vidrio <ul><li>Hay tres tipos comunes: </li></ul><ul><li>Vidrio de soda y cal - 95% de ellos, vidrios, contenedores, etc </li></ul><ul><li>Vidrios con plomo - contiene óxido de plomo para mejorar el índice de refracción. </li></ul><ul><li>Borosilicatado - contiene óxido de boro, conocido como Pyrex. </li></ul>
  27. 27. Vidrios <ul><li>Plano (ventanas) </li></ul><ul><li>Vidrio de contención (botellas) </li></ul><ul><li>Vidrio soplado (vajilla) </li></ul><ul><li>Fibra de vidrio (aislante) </li></ul><ul><li>Vidrios avanzados/especiales (fibra óptica) </li></ul>
  28. 28. Contenedores y botellas
  29. 29. Procesado por presión
  30. 30. Moldeo por soplado
  31. 31. Vidrio en edificios
  32. 32. Proceso de plato
  33. 33. Vidrio templado <ul><li>La resistencia del vidrio puede ser mejorada induciendo tensiones residuales de compresión en la superficie. </li></ul><ul><li>La superficie permanece comprimida, cerrando pequeñas fracturas. </li></ul>
  34. 34. Proceso de endurecimiento <ul><li>Templado: </li></ul><ul><ul><li>Se calienta por encima de T g pero debajo del punto de fusión </li></ul></ul><ul><ul><li>Se enfría en agua o aceite </li></ul></ul><ul><ul><li>La superficie se enfría a T g antes que el interior </li></ul></ul><ul><ul><li>Cuando el interior se enfría y contrae comprime la superficie. </li></ul></ul><ul><li>Endurecimiento químico: </li></ul><ul><ul><li>Cationes con gran radio iónico se difunden en la superficie </li></ul></ul><ul><ul><li>Esto tensa las “celdas” introduciendo fuerzas compresivas y tensiones. </li></ul></ul>
  35. 35. Vidrio de seguridad <ul><li>¡Muchos intentan romperlo con piedras o palos pero el vidrio permanece intacto ! Cada tanto se muestra el video de alguien queriendo sacar el dinero </li></ul>
  36. 36. Vidrio con plomo
  37. 37. Cerámicos cristalinos <ul><li>Buenos aislantes eléctricos y refractarios. </li></ul><ul><li>El óxido de magnesio se utiliza como aislante en elementos calientes y cables. </li></ul><ul><li>Oxido de aluminio </li></ul><ul><li>Oxidos de Berilio </li></ul><ul><li>Carburo de Boro </li></ul><ul><li>Carburo de Tungsteno </li></ul><ul><li>Usado como abrasivos en máquinas cortantes. </li></ul>
  38. 38. Abrasivos <ul><li>Naturales (granate, diamante, etc.) </li></ul><ul><li>Abrasivos Sintéticos (carburo de sílice, diamante, alúmina, etc.) se utilizan para perforar, cortar, pulir. </li></ul>
  39. 39. Cementos <ul><li>Usados para producir caminos, puentes, edificios, represas. </li></ul>
  40. 40. Cerámicas avanzadas <ul><li>Se desarrollaron en los últimos 50 años </li></ul><ul><li>Aplicados como coberturas térmicas para proteger estructuras metálicas, cubrir superficies, o como compuestos importantes por sí mismos. </li></ul><ul><li>Las aplicaciones en motores son típicas de estos materiales, que incluyen el nitrito de sílice (Si 3 N 4 ), carburo de silicio (SiC), Zirconia (ZrO 2 ) y Alumina (Al 2 O 3 ) </li></ul><ul><li>Su resistencia al calor y otras propiedades han llevado al desarrollo de métodos para endurecerlos reforzándolos con fibras , abriendo un campo de aplicaciones para estos materiales </li></ul>
  41. 41. Cerámicas avanzadas <ul><li>Estructura: biocerámicas, herramientas de corte, componentes de motores, blindajes. </li></ul><ul><li>Eléctricos : capacitores, aislantes, circuitos integrados , piezoeléctricos, magnetos y superconductores </li></ul><ul><li>Recubrimientos: componentes de motores, herramientas de corte </li></ul><ul><li>Químicas y ambientales: Filtros, membranas, catálisis. </li></ul>
  42. 42. Componentes de motores Rotor (Alúmina) Engranajes (Alúmina)
  43. 43. Turbocargador Rotor Cerámico
  44. 44. Discos de freno cerámicos
  45. 45. McLaren Mercedes Benz
  46. 46. Carburo de silicio <ul><li>Componentes de automóvil </li></ul><ul><li>Elegidos por su resistencia al calor y desgaste </li></ul>
  47. 47. Armaduras cerámicas <ul><li>Utilizadas en el ejército. </li></ul><ul><li>Ventaja: baja densidad del material que lo hace eficiente </li></ul><ul><li>Materiales cerámicos típicos: alúmina, carburo de boro, carburo de silicio, y diboro de titanio </li></ul><ul><li>El material cerámico es discontinuo y forma un “sandwic” entre un exterior más dúctil y una fibra interna </li></ul><ul><li>La capa externa debe ser suficientemente dura para frenar el proyectil. </li></ul>
  48. 48. <ul><li>La mayor parte de la energía de impacto es absorbida por la fractura de la cerámica y cualquier energía cinética remantente es absorbida por la capa interna, que también sirve para contener los fragmentos de cerámica y el proyectil evitando un impacto severo. </li></ul><ul><li>La combinación Alúmina /Kevlar compuesto en hojas de 20 mm. se utilizan para proteger áreas críticas del avión Hércules. </li></ul><ul><li>Esta solución de bajo peso resultó eficiente y de fácil reemplazo. </li></ul>
  49. 49. Cerámicos – Blindaje compuesto
  50. 50. Carburo de sílice <ul><li>Blindaje corporal y otros compuestos elegidos por sus propiedades balísticas. </li></ul>

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