9 COMPUESTOS MATRIZ CERÁMICA CON WHISKERS

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Questions and Answers

Los whiskers son monocristales con aspecto de filamentos, libres de defectos y con propiedades mecánicas cercanas a los valores teóricos.

True (A)

Los whiskers se utilizan principalmente para mejorar la tenacidad en matrices cerámicas.

True (A)

Los cerámicos reforzados con whiskers superan en tenacidad a los reforzados con fibras.

False (B)

El carácter cancerígeno de los whiskers ha limitado su uso en aplicaciones tecnológicas.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

La transferencia de carga es un mecanismo clave en la mejora de la resistencia de materiales reforzados con whiskers.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

El coeficiente de expansión térmica de los whiskers debe ser inferior al de la matriz para mejorar las propiedades.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

La deflección de grietas es un mecanismo importante en la mejora de la tenacidad con whiskers.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

El microagrietamiento de la matriz siempre reduce la tenacidad de los compuestos reforzados con whiskers.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

El arranque de whiskers durante la fractura contribuye a una mejora significativa de la tenacidad.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

El principal tipo de whiskers utilizado en cerámicos es el SiC.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Los whiskers de SiC se obtienen únicamente por reducción carbotérmica.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Las matrices más comunes para whiskers de SiC incluyen Al2O3, Si3N4 y mullita.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Los whiskers pueden formar aglomerados durante el procesado, afectando la distribución en la matriz.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

La densificación de materiales reforzados con whiskers no puede lograrse mediante sinterización simple.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Los compuestos reforzados con whiskers tienen aplicaciones específicas en herramientas de corte para aleaciones base Ni.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Los whiskers de SiC pueden oxidarse a temperaturas superiores a 1200 ºC, incluso en atmósferas inertes.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

La producción de whiskers requiere minimizar la interdifusión y evitar reacciones interfaciales entre matriz y whiskers.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

La fabricación de materiales reforzados con whiskers utiliza procesos típicos de pulvimetalurgia.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

La estabilidad química entre matriz y whiskers es menos relevante en la selección de materiales.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

La densificación por compresión isostática en caliente (HIP) es adecuada para formas tridimensionales complejas.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Los whiskers pueden utilizarse en compuestos para aplicaciones que requieran trabajar a altas temperaturas y con alta resistencia al desgaste.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Los whiskers no deben purificarse antes de ser mezclados con la matriz.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

La presión y temperatura durante la compresión en caliente afectan directamente la densidad alcanzada en el compuesto.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

La manipulación de whiskers no requiere precauciones específicas.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Los compuestos reforzados con whiskers son menos costosos que los reforzados con fibras.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Whiskers como monocristales

Los whiskers son monocristales con forma de filamentos, sin defectos y con propiedades mecánicas cercanas a las teóricas.

Uso de whiskers en cerámicas

Los whiskers mejoran la tenacidad de las matrices cerámicas, aumentando entre 5 y 15 MPa·m¹/².

Tenacidad whiskers vs fibras

Los cerámicos reforzados con whiskers son menos tenaces que los reforzados con fibras.

Riesgo de los whiskers

La manipulación de whiskers requiere precauciones por su posible riesgo para la salud.

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Transferencia de carga en whiskers

Una buena unión entre la matriz y los whiskers permite una eficiente transferencia de carga, mejorando la resistencia.

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Coeficiente expansión térmica whiskers

El coeficiente de expansión térmica de los whiskers debe ser mayor al de la matriz para mejorar las propiedades.

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Deflexión de grietas con whiskers

Los whiskers hacen que las grietas cambien de dirección, aumentando la energía absorbida durante la fractura (mecanismo de mejora de la tenacidad).

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Microagrietamiento y tenacidad

El microagrietamiento en la matriz puede mejorar la tenacidad al disipar energía y reducir las tensiones de la grieta.

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Arranque de whiskers y tenacidad

El arranque de whiskers durante la fractura mejora la tenacidad al absorber energía.

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Tipo común de whiskers

El whisker de SiC es el tipo más común en cerámicas.

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Proceso de producción de SiC

Los whiskers de SiC se producen por métodos como la reducción carbotérmica y sólido-líquido-vapor.

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Matrices comunes SiC

Las matrices más comunes para whiskers de SiC son Al₂O₃, Si₃N₄ y mullita.

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Aglomerados en el proceso

Los whiskers pueden formar aglomerados durante la fabricación afectando la distribución.

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Densificación con whiskers

La densificación con whiskers requiere métodos especiales como la compresión en caliente (HIP) debido a los whiskers.

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Aplicaciones de whiskers

Los whiskers se usan en herramientas de corte para aleaciones base níquel por su alta dureza y resistencia al desgaste.

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Oxidación en whiskers

Los whiskers de SiC se pueden oxidar a temperaturas elevadas, incluso en atmósfera inerte.

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Interdifusión y reacciones

Minimizar la interdifusión y las reacciones matriz-whisker es crucial para la integridad del compuesto.

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Procesos de fabricación

Los materiales reforzados con whiskers usan métodos de pulvimetalurgia (prensado y compresión en caliente).

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Compatibilidad química

La compatibilidad química entre matriz y whiskers es crucial para el desempeño del compuesto.

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Densificación HIP

La densificación HIP (compresión isostática en caliente) es adecuada para formas tridimensionales complejas.

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Aplicaciones de alta temperatura

Los whiskers permiten aplicaciones a altas temperaturas y con gran resistencia al desgaste.

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Purificación de whiskers

La purificación de los whiskers antes de la mezcla con la matriz mejora su calidad.

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Efecto de la compresión en caliente

La presión y temperatura en la compresión en caliente afectan directamente la densidad del material.

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Precauciones en la manipulación

La manipulación de whiskers requiere precauciones por riesgos para la salud.

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Costo whiskers vs fibras

Los compuestos con whiskers suelen ser menos costosos que los reforzados con fibras.

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Study Notes

Whiskers en Compuestos Cerámicos

  • Whiskers son monocristales filamentosos sin defectos, con propiedades mecánicas teóricas.
  • Whiskers mejoran la tenacidad de matrices cerámicas, incrementándola entre 5 y 15 MPa·m1/2.
  • Los cerámicos reforzados con whiskers no superan en tenacidad a los reforzados con fibras.
  • La manipulación de whiskers requiere precauciones debido a su carácter cancerígeno.
  • La transferencia de carga entre matriz y whiskers mejora la resistencia.
  • El coeficiente de expansión térmica de los whiskers debe ser superior al de la matriz.
  • La desviación de grietas aumenta la tenacidad de los compuestos.
  • El microagrietamiento puede mejorar la tenacidad.
  • El arranque de whiskers durante la fractura contribuye a una mejora de la tenacidad.
  • El SiC es un tipo de whisker común en cerámicas.

Obtención y Aplicaciones

  • Los whiskers de SiC se obtienen por métodos como sólido-líquido-vapor, no solo por reducción carbotérmica.
  • Las matrices más comunes para whiskers de SiC son Al2O3, Si3N4 y mullita.
  • Los whiskers pueden formar aglomerados durante el procesado, afectando la distribución.
  • La densificación de materiales reforzados con whiskers necesita compresión en caliente o HIP.
  • Los compuestos mejoran la dureza y resistencia al desgaste, ideales para herramientas de corte.
  • La oxidación de los whiskers de SiC limita su uso a altas temperaturas.
  • La fabricación de estos materiales utiliza procesos de pulvimetalurgia.
  • La compatibilidad química entre matriz y whisker es esencial para la selección de materiales.
  • La densificación por compresión isostática en caliente (HIP) es útil para formas complejas.

Consideraciones adicionales

  • Los whiskers son adecuados para aplicaciones de alta temperatura y resistencia al desgaste.
  • La purificación de los whiskers es crucial para obtener buenas propiedades.
  • La presión y temperatura en la compresión en caliente afectan la densidad del compuesto.
  • La manipulación de whiskers requiere precauciones especiales.
  • Los compuestos reforzados con whiskers pueden tener un costo menor que los reforzados con fibras.

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