La Ciencia e IngenierLa Ingenieríía de Materialesa MaterialesORIGEN DE LA DISCIPLINAORIGEN...
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Curso:IntroduccinalaIngenieragdeMateriales
Clase7:MaterialesCermicos
P f D I H Al d Q i tProfesor:Dr.Ing.HernnAlvaradoQuintanaDepartamentodeIngenieradeMateriales
FacultaddeIngeniera UNTg
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Definicin deCermicaEsuncompuesto inorgnico consistente deunmetal(osemimetal)y
uno oms nometales Ejemplos importantes: Ejemplos importantes:
Slice dixido desilicio (SiO2),elingrediente principaldelamayorpartedeproductos devidrio
Almina xido dealuminio (Al2O3),utilizado envariasaplicaciones desde abrasivos hasta huesos artificiales
Compuestos ms complejos talescomo elaluminosilicato hidratado Compuestos ms complejos talescomo elaluminosilicato hidratado(Al2Si2O5(OH)4),elingrediente principalenlamayorpartedeproductos dearcilla.
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Propiedades delosMaterialesCermicos Altadureza aislante trmico yelctrico estabilidad qumica yalta Altadureza,aislante trmico yelctrico,estabilidad qumica,yalta
temperatura defusin Frgil,virtualmente sinductilidad puede causar problemas enel
procesamiento yeneldesempeo delosproductos cermicos Algunas cermicas sontranslucidos,elvidrio deventana (basedo enla
slice)es elejemplo ms claroslice)es elejemplo ms claro
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ProductosCermicos Productos deconstruccin dearcilla ladrillos,tubos dearcilla y
baldosas. Refractarios cermicas para aplicaciones dealta temperatura tales
como paredes dehornos,crisoles ymoldes Cemento usado enconcreto usado para construccin ycarreterasCemento usado enconcreto usado para construccin ycarreteras Productos decermica blanca alfarera,loza china,porcelanas y
otras cermicas demesabasadas enmezclas dearcilla yotrosi lminerales
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Productos CermicosProductosCermicos(continuacin)(continuacin)
Vidrios botellas,vasos,lentes,ventanas ybombillas deluz Fibras devidrio lana aislante trmico,plstico reforzado (fibra de
vidrio),ylneas decomunicacin defibra ptica Abrasivos xido dealuminio ycarburo desilicioAbrasivos xido dealuminio ycarburo desilicio Materiales para herramientas decorte carburo detungsteno,
xido dealuminio,ynitruro deboro cbico
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Productos Cermicos(continuacin) Aislantes cermicos aplicaciones que incluye componentes de
transmisin elctrica,bujas ysustratos dechipmicroelectrnicos Cermicas magnticas ejemplo:memorias decomputadorasCermicas magnticas ejemplo:memorias decomputadoras Combustiblesnucleares basados enxido deuranio (UO2) Biocermicas dentaduras yhuesos artificiales
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CLASIFICACION: EN BASE A SU APLICACION
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Tres categoras bsicas deTres categoras bsicas deCermicos1. Cermicas tradicionales productos dearcilla talescomo
alfarera yladrillos,abrasivos comunes ycemento2. Cermicas modernas (avanzadas) desarrollado ms
recientemente basado enoxidos,carburos,etc.,ygeneralmenteposeen propiedades mecnicas ofsicas superiores onicasp p p pcomparado alas cermicas tradicionales
3. Vidrios basado primariamente enlaslice ydistinguido por suestructura nocristalinaestructura nocristalina Enadicin,Vitrocermicas sonvidrios transformados en
una estructura grandemente cristalina por tratamientotrmico
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Resistenciadelas cermicasT i t l i t i d l i d b lt l Tericamente,laresistencia delas cermicas debe serms alta que losmetales debido aque sus tipos deenlace,inico ycovalente,sonmsfuerte que elenlacemetlico
Sinembargo,elenlacemetlico da ocasin aldeslizamiento,elmecanismo bsico por elque losmetales deforman plsticamentecuando estn sujetos aesfuerzos altos.cuando estn sujetos aesfuerzos altos.
Elenlaceenloscermicos es ms rgido ynopermite eldeslizamientobajo esfuerzo
h b l d d d l h l d f l d Lainhabilidad para deslizarse hace alas cermicas ms dificil deabsorberesfuerzos.
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Imperfecciones en la estructuraImperfecciones enlaestructuracristalina de los cermicoscristalina deloscermicos Loscermicos contienen las mismas imperfecciones ensu estructura
cristalina como enlosmetales vacancias,tomos desplazados,cristalina como enlosmetales vacancias,tomos desplazados,intersticiales ygrietas microscpicas
Losdefectos internos tienden aconcentrar esfuerzos,especialmente det i fl i i ttensin,flexin oimpacto Deaqu que,las cermicas fallan por fractura frgil muchoms
facilmente que losmetalesq Superformancees muchomenos predictible debido alas
imperfecciones aleatorias yalas variaciones deprocesamiento
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l d lResistenciaalacompresin deloscermicoscermicos Lasfragilidades que limitan laresistencia alatensin delosmateriales
d l f d cermicos nosoncasi tanoperativas cuando seaplican esfuerzos decompresin
Loscermicos sonsustancialmente ms fuertes encompresin que enp qtensin
Paraaplicaciones estructurales ydeingeniera,losdiseadores hanaprendido ausar componentes cermicos detal manera que ellos sonaprendido ausar componentes cermicos detal manera que ellos soncargados encompresin ms que entensin oflexin
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Mtodosparareforzarlosmateriales cermicosmaterialescermicos Hacer losmateriales departida ms uniformes Disminuir eltamao degrano enproductos decermica
policristalinos Minimizar laporosidad Minimizar laporosidad Introducir esfuerzos superficiales compresivos Usar fibras dereforzamiento Tratamiento trmico
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Propiedades fsicas de losPropiedadesfsicasdeloscermicoscermicos Densidad engeneral,loscermicos sonms ligeros que losmetales y
ms pesados que lospolmerosms pesados que lospolmeros Temperaturas defusin ms altoque para lamayora delosmetales
Algunos cermicos sedescomponen ms que sefunden Conductividades elctricas ytrmicas ms baja que para los
metales;pero elrango delosvalores es ms grande,deeste modoalgunos cermicos sonaislantes mientras que otros sonconductoresalgunos cermicos sonaislantes mientras que otros sonconductores
Expansin trmica algo menos que para losmetales,pero losefectos sonms dainos debido asu fragilidad
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PROCESOS DE FABRICACION