Universidad Tecnológica de
Tijuana

ENSAYOS DESTRUCTIVOS
TEMA: MATERIALES CERAMICOS Y COMPUESTOS
TSU: RAMÍREZ GONZÁLEZ JUAN CARLOS
TSU: ESTRADA TENORIO LUIS DAVID
TSU:CHACON ALEGRIA DAVID
TSU:RODRIGUEZ MENDEZ JOSE HILARIO
TSU:RODRIGUEZ ZUÑIGA MARIO ABEL
GRUPO: EMI 8B
PROFESOR: ING. VICTOR ESCOBAR FLORES
FECHA: 16/ ENERO/2014
MATERIALES CERAMICOS
CARACTERISTICAS
GENERALES
Son

productos

inorgánicos,

esencialmente

no

metálicos, poli-cristalinos y frágiles.
Son duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad.
Son buenos Aislantes eléctricos y térmicos.
Tienen altas temperaturas de fusión, alta resistencia al
ataque químico, bajo costo y presentan la facilidad de
controlar su aspecto.
MATERIALES CERAMICOS
APLICACIONES
GENERALES
Son materiales ampliamente usados en la industria:

(ladrillo,

alfarería,

losetas

y

porcelana),

incluye

concreto, pues sus componentes son cerámicas.

el
MATERIALES CERAMICOS
APLICACIONES
GENERALES
También materiales como Carburo de Tungsteno y Nitruro
de Boro. Su importancia se basa en la abundancia en la

naturaleza y sus propiedades físicas y mecánicas, diferentes
a las de los metales.
MATERIALES CERAMICOS
APLICACIONES
COMERCIALES
Son

de

alta

dureza

(útiles

para

ingeniería),

como

Aislamiento Térmico y Eléctrico, con buena estabilidad
química a altas temperaturas de fusión. Prácticamente no
son dúctiles, son frágiles.
PRODUCTOS COMERCIALES
Productos de barro: Para la construcción (ladrillos, losetas,
etc ).
MATERIALES CERAMICOS
APLICACIONES
COMERCIALES
Productos refractarios: Paredes de hornos, crisoles y moldes.
Productos de loza: Porcelana, vajillas cerámicas.
Productos de vidrio: Ventanas, envases, etc.

Fibra de vidrio: Para lana de aislamiento.
Abrasivas: Oxido de aluminio y carburo de silicio.
Materiales

Tungsteno.

para

herramientas

de

corte:

Carburo

de
MATERIALES CERAMICOS
PROPIEDADES

-Mayor dureza
- Densidad más baja (componentes ligeros)
- Estabilidad térmica
- Rigidez
- Resistencia al desgate
- Menor conductividad térmica (aislantes)
- Baja conductividad eléctrica (aislantes)
- Mayor resistencia al ataque químico (inalterabilidad química)
- Resistencia a la oxidación y corrosión
- Mayor resistencia a temperaturas elevadas.
- Elevada temperatura de fusión (refractarios)
MATERIALES CERAMICOS
INCONVENIENTES

1.- su reproducibilidad: la reproducibilidad se puede mejorar
mediante un procesado adecuado, con objeto de lograr microestructuras controladas con tamaños de defectos lo más

pequeños posibles.
2.- su fragilidad, condición inherente a su naturaleza.
MATERIALES CERAMICO
CLASIFICACION GENERAL
1. CERAMICOS POROSOS

2. CERAMICOS NO POROSOS
MATERIALES CERAMICOS POROSOS:
Tienen buena resistencia mecánica y gran resistencia al calor
y a los cambios de temperatura, propiedad esta última
que se encuentra favorecida por la estructura porosa y
granular de estos materiales.

Se emplean en calefacción eléctrica y en otras aplicaciones
electro-térmicas donde sirven a la vez de soporte y de
aislamiento de los conductores incandescentes.
MATERIALES CERAMICO
POROSO
CLASIFICACIÓN
No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir con

el cuarzo como la arena. Su fractura (al romperse) es
terrosa siendo totalmente permeables a los gases,
líquidos y grasas lo mas importantes son:
•

Arcilla

•

Loza italiana

•

Loza inglesa

•

Refractarios
MATERIALES CERAMICO
NO POROSO

2. MATERIALES CERÁMICOS NO POROSOS:

Estos materiales se someten a temperaturas bastante altas en
las que se vitrifica completamente la arena de cuarzo. Se

obtienen productor impermeables y más duros.
•Gres cerámico: Se emplea en pavimentos.
•Gres cerámico fino.

•Porcelanas: blandas y duras.
MATERIALES CERAMICOS
CLASIFICACION
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIOS
Es un sólido transparente amorfo (estructura atómica no

cristalina) que es duro y frágil, con excelente resistencia al
intemperismo y a la mayoría de los reactivos químicos.
El vidrio esta compuesto de sílice, cal y carbonato
de sodio y esta organizado en tres tipos básicos: vidrio
suave, vidrio duro y vidrio muy duro. También hay tres grados
de vidrio sensible a la luz y vidrios arquitectónicos especiales.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO SUAVE
Se ablanda o funde a temperaturas relativamente bajas.

El vidrio cal-sosa. Se usa para hacer productos de alto
volumen como botellas, vasos, ventanas y bulbos para focos.
NO es muy resistente a temperaturas altas. Cambios bruscos
de temperatura o productos químicos. se utiliza para prismas
y lentes ópticos. Se usa como escudo contra la radiación
atómica.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO DURO
Se ablanda o funde a temperaturas relativamente altas.

El vidrio de boro-silicato (1912), resiste choques térmicos y
las altas temperaturas, tiene una excelente resistencia a los
ácidos y al ataque químico, presentando bajo coeficiente de
expansión térmica. Se utiliza para cafeteras domesticas y
comerciales, recipientes de vidrio para hornos y para
laboratorio, lentes para lámparas y otros usos de altas
temperaturas.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO DURO
Se utiliza en aplicaciones de alto desempeño como

termómetros para alta temperatura, ventanas de vehículos
espaciales y como resistores en circuitos electrónicos.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO MUY DURO
Se ablanda o funde a temperaturas extremadamente altas. Es

un vidrio de 96% de sílice, sus propiedades son cercanas a las
de la sílice fundida, y algunas veces se usa como sustituto en
componentes ópticos y en ventanas de vehículos espaciales.
Puede soportar el calor de la entrada a la atmosfera
terrestre, razón por la cual se utiliza como recubrimiento
resistente al calor del transbordador aeroespacial.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO TEMPLADO
El vidrio templado es un tipo de vidrio utilizado principalmente
en la industria del motor y la construcción. Hay dos maneras
de templar el vidrio: templado químico y templado térmico.
La resistencia a la flexión del vidrio recocido al templarlo
aumenta de 4 a 5 veces la resistencia de un vidrio normal. La
resistencia al choque térmico (diferencia de temperatura entre
una cara y otra de un paño que produce la rotura de éste)
pasa de 60 C a 240 C., por lo que es recomendado en
puertas de hornos de cocina y lámparas a la intemperie.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO TEMPLADO
El vidrio templado en su superficie es resistente a
esfuerzos de compresión y en su interior a esfuerzos de
tensión confiriéndole mayor resistencia estructural y al
impacto que el vidrio sin tratar, teniendo la ventaja adicional
de que en caso de rotura se fragmenta en pequeños trozos
inofensivos .
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO TEMPLADO
APLICACIONES
• Fachadas

•Puertas
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO CERAMICO

Sustancia

dura,

normalmente

brillante

y

transparente,

compuesta principalmente de silicatos y álcalis fusionados a
alta temperatura. Se lo considera un sólido amorfo.
Los cuales son:
•Vidrios planos.
•Vidrio Óptico
•Fibra óptica
•Vitro-cerámicas
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO CERAMICO PLANO
CARACTERISTICAS GRALS.
Densidad

2.5 kg/m3

Punto de ablandamiento

730ºC

Conductividad térmica

1.05 W/mK

Módulo de Young

E = 720.000 kg/cm2

Coeficiente de Poisson

0.22 – 0.23

Resistencia
mecánica
Resistencia a la Tracción:
(siempre rompe por tensiones de
varía entre 300 y 700 kg/cm2
tracción en su superficie)
Resistencia compresión

10.000 kg/cm2

Índice de refracción

1.52 (es función de las longitudes de
onda)
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO CERAMICO PLANO

Los vidrios planos son del tipo sodo-cálcicos. Se dividen según

Su tipo:
• Sodo-calcio: como característica son los mas comunes y
menos costosos de los vidrios planos. Su uso mas común es
En la fabricación de envases y ventanas. Sus propiedades son
La elevada capacidad de transmisión de luz, superficie suave y
no porosa , no contamina y tiene una alta expansión térmica.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO CERAMICO PLANO

• Plomado: se utiliza oxido de plomo para su fabricación en

lugar de oxido de calcio.
Sus aplicaciones son muy variadas en decoración, vasos,
aplicaciones térmicas, Tubo de los termómetros y pantallas
de radiación.
Sus propiedades son que el oxido de plomo baja la
temperatura de fusión y la Dureza eleva el índice de
radiación y es un buen aislante térmico.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO CERAMICO PLANO
•Boro-silicato: su característica es que debe contener al
menos el 5% de oxido Bórico.
Se utiliza en la industria química, farmacéutica, como fibra
de vidrio, en planchas eléctricas y en fuentes para hornos.
Su propiedad principal es que de todos los vidrios planos es
el que tiene mas resistencia a los cambios térmicos y ala
corrosión química.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO OPTICO

Los vidrios ópticos son materiales amorfos inorgánicos.
presentan una buena estabilidad mecánica, química y térmica.

Al ser amorfos presentan isotropía, lo que resulta de vital
importancia para fenómenos como la refracción.
Debido a su pureza y transparencia, tiene un mayor poder de
refracción y dispersión, por lo que también es utilizado como
vidrio óptico en anteojos, telescopios, microscopios, cámaras
fotográficas y otros instrumentos.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO OPTICO:
APLICACIONES
La

mayoría

(anteojos),

de

las

lentes

microscopios,

que

se

telescopios,

utilizan

cámaras

en

gafas

y

otros

instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico. Éste se
diferencia de los demás vidrios por su forma de desviar
(refractar) la luz.
Mercados

de

productos

de

consumo:

Binoculares y telescopios terrestres, cámaras digitales y de
video, objetivos intercambiables para cámaras, proyectores
digitales.
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO OPTICO:
APLICACIONES
Mercados de óptica industrial de alta tecnología:
•Microscopia
•Tecnología médica

•Fusión con láser
•Técnica de medición
•Técnica reprográfica
•Tratamiento profesional de la imagen
MATERIALES CERAMICOS
FIBRA OPTICA

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado
habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de
material transparente, vidrio materiales plásticos, por el que
se envían pulsos de luz que representan los datos a

transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se
propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión
por encima del ángulo límite de reflexión total. La fuente de

luz puede ser láser o un LED.
MATERIALES CERAMICOS
FIBRA OPTICA:
CARACTERISTICAS
MECANICAS
•Resistencia a la Tensión: cuando se estira o contrae el cable se

pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje de elasticidad de la
fibra óptica y se rompa o formen micro-curvaturas.
•Resistencia a la Compresión: esfuerza transversal. Resistencia a la

Flexión: esfuerza tres/cuatro puntos.
•Resistencia al Impacto: se debe principalmente a las protecciones del
cable óptico.

•Resistencia al Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo
de curvatura pero, la existencia del forro impide que se sobrepase.
MATERIALES CERAMICOS
FIBRA OPTICA:
CARACTERISTICAS
MECANICAS
•Resistencia a la Torsión: esfuerzo lateral y de tracción.
•Resistencia al agua.
•Resistencia a los hongos.
•Resistencia a los emisiones ultravioleta.
MATERIALES CERAMICOS
FIBRA OPTICA:
APLICACIONES
Su

uso

digitales,

es

muy

pasando

variado:

por

decorativos.

•Internet
•Iluminación
•Sensores de fibra óptica
•Redes
•Telefonía
•Sustituto del cable coaxial

desde

sensores

y

comunicaciones
llegando

a

usos
MATERIALES CERAMICOS
VITRO-CERAMICA
Las vitro-cerámicas son uno de los materiales cerámicos

mas sofisticados, pues combinan la naturaleza de los
cerámicos cristalinos y los vidrios. En efecto, son materiales
parcialmente cristalinos y parcialmente vítreos.
MATERIALES CERAMICOS
VITROCERAMICA:
PROPIEDADES
•Coeficiente de dilatación térmica bajo: Al aumentar la

temperatura en 500C, sólo se dilata 0,025mm. Se dilata 90
veces menos que el vidrio, 190 veces menos que el acero
inoxidable.
•Excelente resistencia al choque térmico: la resistencia de las
vitro-cerámicas al impacto mecánico es consecuencia de la
eliminación de los poros, que actúan como puntos de
concentración de tensiones.
MATERIALES CERAMICOS
VITROCERAMICA:
PROPIEDADES
•Buenas conductividades térmicas.
•Elevada durabilidad química.
•Gran resistencia mecánica: La resistencia al choque térmico

es el resultado de los bajos coeficientes de dilatación
característicos de estos materiales.
mecánica que el vidrio
•Alta tenacidad y dureza.

Mayor resistencia
MATERIALES CERAMICOS
VITROCERAMICA:
APLICACIONES
•Hornos, placas de vitro-cerámicas para cocina y chimeneas:

debido a su baja dilatación térmica, gran resistencia a altas
temperaturas y al choque térmico, permite el paso de la luz
visible e infrarroja pero no se calienta lateralmente con lo que

podemos tener zonas a 500 ºC y zonas a temperatura ambiente.
•Vitro-cerámicas para implantes SiO2 -CaO -Na20-P205: Su
coeficiente de expansión térmica es muy bajo e incluso puede

ser negativo, su resistencia atracción es bastante elevada y su
resistencia a la abrasión es muy similar a la del zafiro.
MATERIALES CERAMICOS
VITROCERAMICA:
APLICACIONES
•Proyectiles de alta velocidad(radomo de pyrocean): Consiste

en una cerámica vítrea rica en sílice y a base de cordierita,
posee gran transparencia al radar, por lo que se usa en el
fuselado aerodinámico que cubre la antena de radar de los
proyectiles.
•Intercambiadores de calor.
• Aisladores Circuitos integrados.
• Transformadores de altas prestaciones
MATERIALES CERAMICOS
VIDRIO SENCIBLE A LA LUZ
Vidrio foto-crómico: para anteojos que se oscurecen cuando se
exponen a la luz solar o a la radiación ultravioleta y se aclaran
cuando se retira el estimulo.
Vidrio fotosensible: cambia de claro a opalino cuando se expone
a energía ultravioleta y cuando se calientan.
Vidrios

foto-cromáticos:

Información,
contenedores

transparentes.

objetos

se

utilizan

decorativos

y

para
otro

almacenar
productos

y
MATERIALES COMPUESTOS

Son aquellos materiales que se forman por la unión de dos

materiales para conseguir la combinación de propiedades que
no es posible obtener en los materiales originales. Estos
compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones
poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta
temperatura,
conductividad.

resistencia

a

la

corrosión,

dureza

o
MATERIALES COMPUESTOS
CARACTERISTICAS
GENERALES
Los materiales son compuestos cuando cumplen las siguientes
características:
•Están formados de 2 o más componentes distinguibles
físicamente y separables mecánicamente.
•Presentan varias fases químicamente distintas, completamente
insolubles entre sí y separadas por una interface.
•Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de
las propiedades de sus componentes (sinergia).
•No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales
polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante
un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases
presentes
MATERIALES COMPUESTOS
TIPOS DE MEZCLAS
Los compuesto pueden ser:
•Metal- Metal: Bi-metales, acero cromado y acero niquelado.
•Metal- Cerámico: herramientas de corte cementado. Cermet
(cerámica y metal). Plástico reforzado de carbono.
• metal-Polímero: Neumáticos (alambre y caucho).
•Cerámico-Polímero: Un componente de fibra y carbono llamado
Sílex (bicicletas).
•Cerámico-Cerámico: Hormigón ( cemento, arena y grava)
•Polímero-Polímero: Madera (fibras de celulosa en una matriz de
lignina y celulosa
COMPONENTES DE UN
MATERIAL COMPUESTO

MATRIZ: conocida como la fase primaria y es la que contiene a la

fase secundaria.
AGENTE REFORZADOR: conocido como la fase secundaria y es
aquel material que sirve para reforzar el compuesto.
MATERIAL COMPUESTO
FUNCIONES DE LA MATRIZ
1. Proporciona la forma general de la pieza o producto hecho del

material compuesto.
2. Mantiene la fase secundaria incrustada en su lugar, por lo
general la encierra y con frecuencia la oculta.

3. Comparte la carga con la fase secundaria, y en ciertas casos
se deforma de modo que la fuerza la soporta en esencia el
agente reforzador.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON FIBRA
Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra
fuerte: fibra de vidrio, cuarzo, kevlar, Dyneema o fibra de carbono
que proporciona al material su fuerza a tracción, mientras que
otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como
epoxi o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la
carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están
alineadas con las líneas de tensión.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON FIBRA
En términos de fuerza, las fibras (responsables de las
propiedades mecánicas) sirven para resistir la tracción, la matriz
(responsable de las propiedades físicas y químicas) para resistir
las deformaciones, y todos los materiales presentes sirven para
resistir la compresión. Los golpes o los esfuerzos cíclicos pueden
causar que las fibras se separen de la matriz, lo que se llama
delaminación.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON FIBRA:
APLICACIONES
•grafito-polímero: aplicaciones aeroespaciales, artículos
deportivos.

• vidrio-polímero: equipos deportivos, componentes
aeroespaciales
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON FIBRA:
APLICACIONES
•aluminio bórico: aspas de ventiladores en motores, aplicaciones
aeronáuticas y aeroespaciales.
•kevlar-epóxido

y

kevlar-poliester:

aplicaciones

aeroespaciales, aviación, artículos deportivos, chamarras antifuego.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
PARTICULAS
En estos materiales compuestos las partículas de material duro y

frágil, dispersas de forma discreta y uniforme se rodean de una
matriz más blanda y dúctil. A temperaturas normales, estos
compuestos no resultan más resistentes que las aleaciones, pero
su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Su
resistencia a la termo-fluencia es superior a la de los metales y
aleaciones.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
PARTICULAS
Dependiendo del tamaño y la naturaleza de las partículas que
influyen en las propiedades del compuesto, estos se clasifican en:
a)Compuestos endurecidos por dispersión.
b) Compuestos con partículas propiamente dichas.
En los compuestos endurecidos por dispersión el tamaño de las
partículas es muy pequeño. Debido a que estas partículas
dificultan el movimiento de las dislocaciones, producen un efecto
de endurecimiento notable en el material con pequeñas
cantidades.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
PARTICULAS
Sus principales propiedades son:
•La fase es generalmente un óxido duro y estable.
•El agente debe tener propiedades físicas óptimas.
•No deben reaccionar químicamente el agente y la fase.
•Deben unirse correctamente los materiales.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
PARTICULAS
Los compuestos con partículas propiamente dichas contienen
grandes cantidades de partículas gruesas que no dificultan de
manera efectiva el movimiento de dislocaciones. En estos se
incluyen numerosas combinaciones de metales, cerámicas y
polímeros.
Algunos ejemplos característicos de este tipo de compuestos son:
•los carburos sinterizados para herramientas de corte, que
contienen las partículas cerámicas duras en una matriz metálica

de cobalto.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
PARTICULAS
•los contactos eléctricos de interruptores de buena resistencia al
desgaste y excelente conductividad.
•polímeros con agentes de relleno como el caucho negro de
humo para neumáticos.
1.Banda de rodamiento de doble
espesor.
2.Banda de flexión de polímero
de baja dureza.
3. Núcleo de caucho con
inserción de fibras de nylon.
4. Paredes que intervienen
activamente en la amortiguación.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
ESTRUCTURA
Están formados tanto por compuestos como por materiales
sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la
geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares
y los llamados paneles sándwich. Los paneles sándwich
consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y
resistencia, (normalmente plásticos reforzados,
aluminio o incluso titanio), separadas por
un material menos denso y menos resistente,
(polímeros espumosos, cauchos sintéticos,
madera balsa o cementos inorgánicos).
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
ESTRUCTURA
Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la
industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores
eléctricos multicapas.
MATERIAL COMPUESTO
REFORZADOS CON
ESTRUCTURA
Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por

algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada
lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente,
más resistente a los esfuerzos. De esta manera obtenemos un
material isótropo, uniendo varias capas. Es el caso, por ejemplo,
de la madera contrachapada,
BIBLIOGRAFIA
•FISAS, Carlos. Palabras que tienen historia. Editorial Planeta, Barcelona 1992. ISBN
84-08-00082-9
•FUGA, Antonella. Técnicas y materiales de arte. Editorial Electa, Barcelona 2004. ISBN
84-8156-377-3
•FATÁS, Guillermo y BORRÁS, Gonzalo M. Diccionario de términos de arte y
arqueología. Guara Editorial. Zaragoza, 1980. ISBN 84-85303-29-6

•Askeland" Ciencia de los Materiales"
•Shackelford "Introducción a la Ciencia de los Materiales para Ingenieros"
•Callister. Ciencia e ingeniería de materiales.
•http://www.slideshare.net/raecabrera/capitulo-4-materiales-compuestos-9247513

•http://fbermejo.files.wordpress.com/2010/02/materiales-ceramicos-y-compuestos.pdf
BIBLIOGRAFIA
•Introducción al conocimiento de los materiales y a sus aplicaciones (Google eBook)

José Ramón GIL BERCERO, Segundo BARROSO HERRERO, Ana María CAMACHO
LÓPEZ.
•http://www.farq.edu.uy/construccion-i/files/2012/02/ceramicos.pdf.

Presentacion de ceramicos y compuestos

  • 1.
    Universidad Tecnológica de Tijuana ENSAYOSDESTRUCTIVOS TEMA: MATERIALES CERAMICOS Y COMPUESTOS TSU: RAMÍREZ GONZÁLEZ JUAN CARLOS TSU: ESTRADA TENORIO LUIS DAVID TSU:CHACON ALEGRIA DAVID TSU:RODRIGUEZ MENDEZ JOSE HILARIO TSU:RODRIGUEZ ZUÑIGA MARIO ABEL GRUPO: EMI 8B PROFESOR: ING. VICTOR ESCOBAR FLORES FECHA: 16/ ENERO/2014
  • 2.
    MATERIALES CERAMICOS CARACTERISTICAS GENERALES Son productos inorgánicos, esencialmente no metálicos, poli-cristalinosy frágiles. Son duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Son buenos Aislantes eléctricos y térmicos. Tienen altas temperaturas de fusión, alta resistencia al ataque químico, bajo costo y presentan la facilidad de controlar su aspecto.
  • 3.
    MATERIALES CERAMICOS APLICACIONES GENERALES Son materialesampliamente usados en la industria: (ladrillo, alfarería, losetas y porcelana), incluye concreto, pues sus componentes son cerámicas. el
  • 4.
    MATERIALES CERAMICOS APLICACIONES GENERALES También materialescomo Carburo de Tungsteno y Nitruro de Boro. Su importancia se basa en la abundancia en la naturaleza y sus propiedades físicas y mecánicas, diferentes a las de los metales.
  • 5.
    MATERIALES CERAMICOS APLICACIONES COMERCIALES Son de alta dureza (útiles para ingeniería), como Aislamiento Térmicoy Eléctrico, con buena estabilidad química a altas temperaturas de fusión. Prácticamente no son dúctiles, son frágiles. PRODUCTOS COMERCIALES Productos de barro: Para la construcción (ladrillos, losetas, etc ).
  • 6.
    MATERIALES CERAMICOS APLICACIONES COMERCIALES Productos refractarios:Paredes de hornos, crisoles y moldes. Productos de loza: Porcelana, vajillas cerámicas. Productos de vidrio: Ventanas, envases, etc. Fibra de vidrio: Para lana de aislamiento. Abrasivas: Oxido de aluminio y carburo de silicio. Materiales Tungsteno. para herramientas de corte: Carburo de
  • 7.
    MATERIALES CERAMICOS PROPIEDADES -Mayor dureza -Densidad más baja (componentes ligeros) - Estabilidad térmica - Rigidez - Resistencia al desgate - Menor conductividad térmica (aislantes) - Baja conductividad eléctrica (aislantes) - Mayor resistencia al ataque químico (inalterabilidad química) - Resistencia a la oxidación y corrosión - Mayor resistencia a temperaturas elevadas. - Elevada temperatura de fusión (refractarios)
  • 8.
    MATERIALES CERAMICOS INCONVENIENTES 1.- sureproducibilidad: la reproducibilidad se puede mejorar mediante un procesado adecuado, con objeto de lograr microestructuras controladas con tamaños de defectos lo más pequeños posibles. 2.- su fragilidad, condición inherente a su naturaleza.
  • 9.
    MATERIALES CERAMICO CLASIFICACION GENERAL 1.CERAMICOS POROSOS 2. CERAMICOS NO POROSOS MATERIALES CERAMICOS POROSOS: Tienen buena resistencia mecánica y gran resistencia al calor y a los cambios de temperatura, propiedad esta última que se encuentra favorecida por la estructura porosa y granular de estos materiales. Se emplean en calefacción eléctrica y en otras aplicaciones electro-térmicas donde sirven a la vez de soporte y de aislamiento de los conductores incandescentes.
  • 10.
    MATERIALES CERAMICO POROSO CLASIFICACIÓN No hansufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir con el cuarzo como la arena. Su fractura (al romperse) es terrosa siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas lo mas importantes son: • Arcilla • Loza italiana • Loza inglesa • Refractarios
  • 11.
    MATERIALES CERAMICO NO POROSO 2.MATERIALES CERÁMICOS NO POROSOS: Estos materiales se someten a temperaturas bastante altas en las que se vitrifica completamente la arena de cuarzo. Se obtienen productor impermeables y más duros. •Gres cerámico: Se emplea en pavimentos. •Gres cerámico fino. •Porcelanas: blandas y duras.
  • 12.
  • 13.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIOS Es unsólido transparente amorfo (estructura atómica no cristalina) que es duro y frágil, con excelente resistencia al intemperismo y a la mayoría de los reactivos químicos. El vidrio esta compuesto de sílice, cal y carbonato de sodio y esta organizado en tres tipos básicos: vidrio suave, vidrio duro y vidrio muy duro. También hay tres grados de vidrio sensible a la luz y vidrios arquitectónicos especiales.
  • 14.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO SUAVE Seablanda o funde a temperaturas relativamente bajas. El vidrio cal-sosa. Se usa para hacer productos de alto volumen como botellas, vasos, ventanas y bulbos para focos. NO es muy resistente a temperaturas altas. Cambios bruscos de temperatura o productos químicos. se utiliza para prismas y lentes ópticos. Se usa como escudo contra la radiación atómica.
  • 15.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO DURO Seablanda o funde a temperaturas relativamente altas. El vidrio de boro-silicato (1912), resiste choques térmicos y las altas temperaturas, tiene una excelente resistencia a los ácidos y al ataque químico, presentando bajo coeficiente de expansión térmica. Se utiliza para cafeteras domesticas y comerciales, recipientes de vidrio para hornos y para laboratorio, lentes para lámparas y otros usos de altas temperaturas.
  • 16.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO DURO Seutiliza en aplicaciones de alto desempeño como termómetros para alta temperatura, ventanas de vehículos espaciales y como resistores en circuitos electrónicos.
  • 17.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO MUYDURO Se ablanda o funde a temperaturas extremadamente altas. Es un vidrio de 96% de sílice, sus propiedades son cercanas a las de la sílice fundida, y algunas veces se usa como sustituto en componentes ópticos y en ventanas de vehículos espaciales. Puede soportar el calor de la entrada a la atmosfera terrestre, razón por la cual se utiliza como recubrimiento resistente al calor del transbordador aeroespacial.
  • 18.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO TEMPLADO Elvidrio templado es un tipo de vidrio utilizado principalmente en la industria del motor y la construcción. Hay dos maneras de templar el vidrio: templado químico y templado térmico. La resistencia a la flexión del vidrio recocido al templarlo aumenta de 4 a 5 veces la resistencia de un vidrio normal. La resistencia al choque térmico (diferencia de temperatura entre una cara y otra de un paño que produce la rotura de éste) pasa de 60 C a 240 C., por lo que es recomendado en puertas de hornos de cocina y lámparas a la intemperie.
  • 19.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO TEMPLADO Elvidrio templado en su superficie es resistente a esfuerzos de compresión y en su interior a esfuerzos de tensión confiriéndole mayor resistencia estructural y al impacto que el vidrio sin tratar, teniendo la ventaja adicional de que en caso de rotura se fragmenta en pequeños trozos inofensivos .
  • 20.
  • 21.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO CERAMICO Sustancia dura, normalmente brillante y transparente, compuestaprincipalmente de silicatos y álcalis fusionados a alta temperatura. Se lo considera un sólido amorfo. Los cuales son: •Vidrios planos. •Vidrio Óptico •Fibra óptica •Vitro-cerámicas
  • 22.
    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO CERAMICOPLANO CARACTERISTICAS GRALS. Densidad 2.5 kg/m3 Punto de ablandamiento 730ºC Conductividad térmica 1.05 W/mK Módulo de Young E = 720.000 kg/cm2 Coeficiente de Poisson 0.22 – 0.23 Resistencia mecánica Resistencia a la Tracción: (siempre rompe por tensiones de varía entre 300 y 700 kg/cm2 tracción en su superficie) Resistencia compresión 10.000 kg/cm2 Índice de refracción 1.52 (es función de las longitudes de onda)
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    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO CERAMICOPLANO Los vidrios planos son del tipo sodo-cálcicos. Se dividen según Su tipo: • Sodo-calcio: como característica son los mas comunes y menos costosos de los vidrios planos. Su uso mas común es En la fabricación de envases y ventanas. Sus propiedades son La elevada capacidad de transmisión de luz, superficie suave y no porosa , no contamina y tiene una alta expansión térmica.
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    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO CERAMICOPLANO • Plomado: se utiliza oxido de plomo para su fabricación en lugar de oxido de calcio. Sus aplicaciones son muy variadas en decoración, vasos, aplicaciones térmicas, Tubo de los termómetros y pantallas de radiación. Sus propiedades son que el oxido de plomo baja la temperatura de fusión y la Dureza eleva el índice de radiación y es un buen aislante térmico.
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    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO CERAMICOPLANO •Boro-silicato: su característica es que debe contener al menos el 5% de oxido Bórico. Se utiliza en la industria química, farmacéutica, como fibra de vidrio, en planchas eléctricas y en fuentes para hornos. Su propiedad principal es que de todos los vidrios planos es el que tiene mas resistencia a los cambios térmicos y ala corrosión química.
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    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO OPTICO Losvidrios ópticos son materiales amorfos inorgánicos. presentan una buena estabilidad mecánica, química y térmica. Al ser amorfos presentan isotropía, lo que resulta de vital importancia para fenómenos como la refracción. Debido a su pureza y transparencia, tiene un mayor poder de refracción y dispersión, por lo que también es utilizado como vidrio óptico en anteojos, telescopios, microscopios, cámaras fotográficas y otros instrumentos.
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    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO OPTICO: APLICACIONES La mayoría (anteojos), de las lentes microscopios, que se telescopios, utilizan cámaras en gafas y otros instrumentosópticos se fabrican con vidrio óptico. Éste se diferencia de los demás vidrios por su forma de desviar (refractar) la luz. Mercados de productos de consumo: Binoculares y telescopios terrestres, cámaras digitales y de video, objetivos intercambiables para cámaras, proyectores digitales.
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    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO OPTICO: APLICACIONES Mercadosde óptica industrial de alta tecnología: •Microscopia •Tecnología médica •Fusión con láser •Técnica de medición •Técnica reprográfica •Tratamiento profesional de la imagen
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    MATERIALES CERAMICOS FIBRA OPTICA Lafibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total. La fuente de luz puede ser láser o un LED.
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    MATERIALES CERAMICOS FIBRA OPTICA: CARACTERISTICAS MECANICAS •Resistenciaa la Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen micro-curvaturas. •Resistencia a la Compresión: esfuerza transversal. Resistencia a la Flexión: esfuerza tres/cuatro puntos. •Resistencia al Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico. •Resistencia al Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia del forro impide que se sobrepase.
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    MATERIALES CERAMICOS FIBRA OPTICA: CARACTERISTICAS MECANICAS •Resistenciaa la Torsión: esfuerzo lateral y de tracción. •Resistencia al agua. •Resistencia a los hongos. •Resistencia a los emisiones ultravioleta.
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    MATERIALES CERAMICOS FIBRA OPTICA: APLICACIONES Su uso digitales, es muy pasando variado: por decorativos. •Internet •Iluminación •Sensoresde fibra óptica •Redes •Telefonía •Sustituto del cable coaxial desde sensores y comunicaciones llegando a usos
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    MATERIALES CERAMICOS VITRO-CERAMICA Las vitro-cerámicasson uno de los materiales cerámicos mas sofisticados, pues combinan la naturaleza de los cerámicos cristalinos y los vidrios. En efecto, son materiales parcialmente cristalinos y parcialmente vítreos.
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    MATERIALES CERAMICOS VITROCERAMICA: PROPIEDADES •Coeficiente dedilatación térmica bajo: Al aumentar la temperatura en 500C, sólo se dilata 0,025mm. Se dilata 90 veces menos que el vidrio, 190 veces menos que el acero inoxidable. •Excelente resistencia al choque térmico: la resistencia de las vitro-cerámicas al impacto mecánico es consecuencia de la eliminación de los poros, que actúan como puntos de concentración de tensiones.
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    MATERIALES CERAMICOS VITROCERAMICA: PROPIEDADES •Buenas conductividadestérmicas. •Elevada durabilidad química. •Gran resistencia mecánica: La resistencia al choque térmico es el resultado de los bajos coeficientes de dilatación característicos de estos materiales. mecánica que el vidrio •Alta tenacidad y dureza. Mayor resistencia
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    MATERIALES CERAMICOS VITROCERAMICA: APLICACIONES •Hornos, placasde vitro-cerámicas para cocina y chimeneas: debido a su baja dilatación térmica, gran resistencia a altas temperaturas y al choque térmico, permite el paso de la luz visible e infrarroja pero no se calienta lateralmente con lo que podemos tener zonas a 500 ºC y zonas a temperatura ambiente. •Vitro-cerámicas para implantes SiO2 -CaO -Na20-P205: Su coeficiente de expansión térmica es muy bajo e incluso puede ser negativo, su resistencia atracción es bastante elevada y su resistencia a la abrasión es muy similar a la del zafiro.
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    MATERIALES CERAMICOS VITROCERAMICA: APLICACIONES •Proyectiles dealta velocidad(radomo de pyrocean): Consiste en una cerámica vítrea rica en sílice y a base de cordierita, posee gran transparencia al radar, por lo que se usa en el fuselado aerodinámico que cubre la antena de radar de los proyectiles. •Intercambiadores de calor. • Aisladores Circuitos integrados. • Transformadores de altas prestaciones
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    MATERIALES CERAMICOS VIDRIO SENCIBLEA LA LUZ Vidrio foto-crómico: para anteojos que se oscurecen cuando se exponen a la luz solar o a la radiación ultravioleta y se aclaran cuando se retira el estimulo. Vidrio fotosensible: cambia de claro a opalino cuando se expone a energía ultravioleta y cuando se calientan. Vidrios foto-cromáticos: Información, contenedores transparentes. objetos se utilizan decorativos y para otro almacenar productos y
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    MATERIALES COMPUESTOS Son aquellosmateriales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, conductividad. resistencia a la corrosión, dureza o
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    MATERIALES COMPUESTOS CARACTERISTICAS GENERALES Los materialesson compuestos cuando cumplen las siguientes características: •Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente. •Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interface. •Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia). •No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes
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    MATERIALES COMPUESTOS TIPOS DEMEZCLAS Los compuesto pueden ser: •Metal- Metal: Bi-metales, acero cromado y acero niquelado. •Metal- Cerámico: herramientas de corte cementado. Cermet (cerámica y metal). Plástico reforzado de carbono. • metal-Polímero: Neumáticos (alambre y caucho). •Cerámico-Polímero: Un componente de fibra y carbono llamado Sílex (bicicletas). •Cerámico-Cerámico: Hormigón ( cemento, arena y grava) •Polímero-Polímero: Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y celulosa
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    COMPONENTES DE UN MATERIALCOMPUESTO MATRIZ: conocida como la fase primaria y es la que contiene a la fase secundaria. AGENTE REFORZADOR: conocido como la fase secundaria y es aquel material que sirve para reforzar el compuesto.
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    MATERIAL COMPUESTO FUNCIONES DELA MATRIZ 1. Proporciona la forma general de la pieza o producto hecho del material compuesto. 2. Mantiene la fase secundaria incrustada en su lugar, por lo general la encierra y con frecuencia la oculta. 3. Comparte la carga con la fase secundaria, y en ciertas casos se deforma de modo que la fuerza la soporta en esencia el agente reforzador.
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    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CONFIBRA Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte: fibra de vidrio, cuarzo, kevlar, Dyneema o fibra de carbono que proporciona al material su fuerza a tracción, mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como epoxi o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión.
  • 45.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CONFIBRA En términos de fuerza, las fibras (responsables de las propiedades mecánicas) sirven para resistir la tracción, la matriz (responsable de las propiedades físicas y químicas) para resistir las deformaciones, y todos los materiales presentes sirven para resistir la compresión. Los golpes o los esfuerzos cíclicos pueden causar que las fibras se separen de la matriz, lo que se llama delaminación.
  • 46.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CONFIBRA: APLICACIONES •grafito-polímero: aplicaciones aeroespaciales, artículos deportivos. • vidrio-polímero: equipos deportivos, componentes aeroespaciales
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    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CONFIBRA: APLICACIONES •aluminio bórico: aspas de ventiladores en motores, aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales. •kevlar-epóxido y kevlar-poliester: aplicaciones aeroespaciales, aviación, artículos deportivos, chamarras antifuego.
  • 48.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON PARTICULAS Enestos materiales compuestos las partículas de material duro y frágil, dispersas de forma discreta y uniforme se rodean de una matriz más blanda y dúctil. A temperaturas normales, estos compuestos no resultan más resistentes que las aleaciones, pero su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Su resistencia a la termo-fluencia es superior a la de los metales y aleaciones.
  • 49.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON PARTICULAS Dependiendodel tamaño y la naturaleza de las partículas que influyen en las propiedades del compuesto, estos se clasifican en: a)Compuestos endurecidos por dispersión. b) Compuestos con partículas propiamente dichas. En los compuestos endurecidos por dispersión el tamaño de las partículas es muy pequeño. Debido a que estas partículas dificultan el movimiento de las dislocaciones, producen un efecto de endurecimiento notable en el material con pequeñas cantidades.
  • 50.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON PARTICULAS Susprincipales propiedades son: •La fase es generalmente un óxido duro y estable. •El agente debe tener propiedades físicas óptimas. •No deben reaccionar químicamente el agente y la fase. •Deben unirse correctamente los materiales.
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    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON PARTICULAS Loscompuestos con partículas propiamente dichas contienen grandes cantidades de partículas gruesas que no dificultan de manera efectiva el movimiento de dislocaciones. En estos se incluyen numerosas combinaciones de metales, cerámicas y polímeros. Algunos ejemplos característicos de este tipo de compuestos son: •los carburos sinterizados para herramientas de corte, que contienen las partículas cerámicas duras en una matriz metálica de cobalto.
  • 52.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON PARTICULAS •loscontactos eléctricos de interruptores de buena resistencia al desgaste y excelente conductividad. •polímeros con agentes de relleno como el caucho negro de humo para neumáticos. 1.Banda de rodamiento de doble espesor. 2.Banda de flexión de polímero de baja dureza. 3. Núcleo de caucho con inserción de fibras de nylon. 4. Paredes que intervienen activamente en la amortiguación.
  • 53.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON ESTRUCTURA Estánformados tanto por compuestos como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sándwich. Los paneles sándwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos).
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    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON ESTRUCTURA Estosmateriales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.
  • 55.
    MATERIAL COMPUESTO REFORZADOS CON ESTRUCTURA Loslaminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos. De esta manera obtenemos un material isótropo, uniendo varias capas. Es el caso, por ejemplo, de la madera contrachapada,
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    BIBLIOGRAFIA •FISAS, Carlos. Palabrasque tienen historia. Editorial Planeta, Barcelona 1992. ISBN 84-08-00082-9 •FUGA, Antonella. Técnicas y materiales de arte. Editorial Electa, Barcelona 2004. ISBN 84-8156-377-3 •FATÁS, Guillermo y BORRÁS, Gonzalo M. Diccionario de términos de arte y arqueología. Guara Editorial. Zaragoza, 1980. ISBN 84-85303-29-6 •Askeland" Ciencia de los Materiales" •Shackelford "Introducción a la Ciencia de los Materiales para Ingenieros" •Callister. Ciencia e ingeniería de materiales. •http://www.slideshare.net/raecabrera/capitulo-4-materiales-compuestos-9247513 •http://fbermejo.files.wordpress.com/2010/02/materiales-ceramicos-y-compuestos.pdf
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    BIBLIOGRAFIA •Introducción al conocimientode los materiales y a sus aplicaciones (Google eBook) José Ramón GIL BERCERO, Segundo BARROSO HERRERO, Ana María CAMACHO LÓPEZ. •http://www.farq.edu.uy/construccion-i/files/2012/02/ceramicos.pdf.