El documento trata sobre los antecedentes y tecnología de los materiales cerámicos. Brevemente describe el origen de la cerámica en la prehistoria y su desarrollo en diferentes culturas. Explica que los materiales cerámicos están compuestos principalmente de arcilla, sílice y feldespato. Luego detalla diversas aplicaciones de los cerámicos, incluyendo su uso como refractarios, vidrios, abrasivos, cementos y en electrónica.

2. Antecedentes Generales
 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. Antecedentes Generales
 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. Antecedentes Generales
 La Cerámica Prehispánica
 Tarapacá (Pampa Tamarugal)

5. Tecnología y Tratamientos
 Materiales Cerámicos:
 Un amplio grupo de materiales no metálicos,
compuestos por metales y no metales, unidos por
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
Metales Cerámicas
Estructura cristalina Estructura cristalina
Muchos electrones libres Electrones "fijos"
Enlace metálico Enlace iónico y/o covalente
Buena conductividad eléctrica Malos conductores
Opacos Transparentes
Atomos uniformes Atomos de diferente tamaño
Gran resistencia a tensión Pobre resistencia a tensión
Dúctiles Frágiles
Flujo plástico Sin plasticidad
Buena resistencia a impacto Pobre resistencia a impacto
Peso relativamente elevado Más livianos
Dureza moderada Dureza extrema
No porosos Altamente porosos
Alta densidad Baja densidad

18. Aplicaciones
Materiales cerámicos tradicionales
Hechos de arcillas naturales y mezclas con cerámicos
cristalinos:
 Refractarios  Vajilla
 Vidrios  Piso y pared
 Productos estructurales  Sanitarios
 Decorativos  Porcelana
 Abrasivos eléctrica
 Cementos  Cerámicas
decorativas

19. Aplicaciones
Refractarios
Ladrillos para 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 industrias químicas.

20. Aplicaciones
Refractarios
 Usados para proveer protección térmica a otros
materiales a temperaturas muy altas, como en la
producción de acero (Tm=1500 C), fundiciones de
metal, etc.
Compuestos princimpalmente de alúmina (Al2O3)
(Tm=2050 C) y sílice junto a otros óxidos: MgO
(Tm=2850 C), Fe2O3, TiO2, etc., y tienen una
porosidad mayor al 10% en volumen.
También se utilizan BeO, ZrO2, SiC, y grafito con
baja porosidad

21. Aplicaciones
Refractarios
Ladrillos Refractarios

22. Aplicaciones
Cerámicos Amorfos (vidrios)
Principal componente:
Silice (SiO2)
Si se enfría despacio se obtiene un compuesto
cristalino.
Si se enfría más rápido se obtiene una estructura
amorfa que consiste de cadenas desordenadas de
átomos de Silice y Oxígeno.
A esto se debe su transparencia, ya que los
bordes cristalinos desvían la luz, causando
reflexión.
El vidrio puede ser templado para aumentar su
tenacidad y resistencia.

23. Aplicaciones
Cerámicos Amorfos (vidrios)
Hay tres tipos comunes:
 Vidrio de soda y cal - 95% de ellos, vidrios,
contenedores, etc
 Vidrios con plomo - contiene óxido de plomo para
mejorar el índice de refracción.
 Borosilicatado - contiene óxido de boro, conocido
como Pyrex.

24. Aplicaciones
Cerámicos Amorfos (vidrios)
Templado:
Se calienta por encima de Tg pero debajo 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 contrae comprime la
superficie.
Endurecimiento químico:
Cationes con gran radio iónico se difunden en la
superficie
Esto tensa las “celdas” introduciendo fuerzas
compresivas y tensiones.

25. Aplicaciones
Cerámicos Amorfos (vidrios)
Procesado por presión Moldeo por Soplado

26. Aplicaciones
Cerámicos Amorfos (vidrios)

27. Aplicaciones
Cerámicos en los Baños

28. Aplicaciones
Abrasivos
 Naturales (granate, diamante, etc.)
 Abrasivos Sintéticos (carburo de sílice, diamante,
alúmina, etc.) se utilizan para perforar, cortar, pulir.

29. Aplicaciones
Cementos
 Usados para producir caminos, puentes, edificios,
represas.

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

31. Aplicaciones
Componentes de Motores
Rotor (Alúmina)
Engranajes (Alúmina)

32. Aplicaciones
Discos de Freno Ceramicos

33. Aplicaciones
Ceramicos – Blindaje Compuesto
Ceramic-
Outer hard Discontinuous
skin
Projectile
Personnel
and
Equipment
Inner
ductile
skin
Ceramic Armor System

34. Aplicaciones
Ceramicos – Blindaje Corporal

35. Aplicaciones
Ceramicos – Blindaje Transbordador

36. Aplicaciones
Ceramicos – Electronica
capacitores Circuito superconductores
integrado

37. Gracias