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MATERIALES CERAMICOS

MATERIALES CERAMICOS. 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.

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MATERIALES CERAMICOS

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Presentation Transcript

  1. MATERIALES CERAMICOS

  2. AntecedentesGenerales • 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. AntecedentesGenerales • 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. AntecedentesGenerales • La Cerámica Prehispánica • Tarapacá (Pampa Tamarugal)

  5. Tecnología y Tratamientos • Materiales Cerámicos: • Un ampliogrupo de materiales no metálicos, compuestospormetales y no metales, unidospor 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

  18. Aplicaciones • Materiales cerámicos tradicionales • Hechos de arcillasnaturales y mezclas con cerámicoscristalinos: • Refractarios • Vidrios • Productosestructurales • Decorativos • Abrasivos • Cementos • Vajilla • Piso y pared • Sanitarios • Porcelanaeléctrica • Cerámicasdecorativas

  19. AplicacionesRefractarios Ladrillospara 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 industriasquímicas.

  20. AplicacionesRefractarios • Usadosparaproveerproteccióntérmica a otrosmateriales a temperaturasmuyaltas, como en la producción de acero (Tm=1500°C), fundiciones de metal, etc. • Compuestosprincimpalmente de alúmina (Al2O3) (Tm=2050°C) y sílicejunto a otrosóxidos: MgO (Tm=2850°C), Fe2O3, TiO2, etc., y tienenunaporosidad mayor al 10% en volumen. • También se utilizanBeO, ZrO2, SiC, y grafito con bajaporosidad

  21. AplicacionesRefractarios • LadrillosRefractarios

  22. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) • Principal componente: • Silice (SiO2) • Si se enfríadespacio se obtiene un compuestocristalino. • Si se enfríamásrápido se obtieneunaestructuraamorfaqueconsiste de cadenasdesordenadas de átomos de Silice y Oxígeno. • A esto se debesutransparencia, yaque los bordescristalinosdesvían la luz, causandoreflexión. • El vidriopuede ser templadoparaaumentarsutenacidad y resistencia.

  23. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) Hay trestiposcomunes: • Vidrio de soda y cal - 95% de ellos, vidrios, contenedores, etc • Vidrios con plomo - contieneóxido de plomoparamejorar el índice de refracción. • Borosilicatado - contieneóxido de boro, conocidocomo Pyrex.

  24. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) • Templado: • Se calientaporencima de Tgperodebajo 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 contraecomprime la superficie. • Endurecimientoquímico: • Cationes con gran radio iónico se difunden en la superficie • Estotensalas “celdas” introduciendofuerzascompresivas y tensiones.

  25. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios) MoldeoporSoplado Procesadoporpresión

  26. AplicacionesCerámicosAmorfos(vidrios)

  27. AplicacionesCerámicos en los Baños

  28. AplicacionesAbrasivos • Naturales (granate, diamante, etc.) • AbrasivosSintéticos (carburo de sílice, diamante, alúmina, etc.) se utilizanparaperforar, cortar, pulir.

  29. AplicacionesCementos • Usadosparaproducircaminos, puentes, edificios, represas.

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

  31. AplicacionesComponentes de Motores Rotor (Alúmina) Engranajes (Alúmina)

  32. AplicacionesDiscos de FrenoCeramicos

  33. AplicacionesCeramicos – BlindajeCompuesto

  34. AplicacionesCeramicos – Blindaje Corporal

  35. AplicacionesCeramicos – BlindajeTransbordador

  36. AplicacionesCeramicos – Electronica superconductores Circuito integrado capacitores

  37. Gracias Carlos Jimenez R.

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