Materiales Cerámicos - Tema 3 PDF

3.pdf rdemh Materiales Cerámicos 2º Grado en Ingeniería de Materiales Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos Universidad Politécnica de Madrid Reservados todos los derechos. No...

3.pdf rdemh Materiales Cerámicos 2º Grado en Ingeniería de Materiales Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos Universidad Politécnica de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5622399 CERÁMICAS TÉCNICAS. INTRODUCCIÓN I. DEFINICIÓN Las cerámicas técnicas son materiales inorgánicos de carácter no metálico obtenidos a partir de polvos mediante procesos de sinterización a elevadas temperaturas. Los elementos que constituyen las cerámicas son materias primas abundantes en la naturaleza (silicio, 27% de la corteza terrestre, y aluminio, el 8% son los más comunes), a diferencia de los constituyentes de los metales refractarios. II. PROPIEDADES - Elevada rigidez - Estabilidad dimensional elevada - Baja densidad. Son más ligeras que los metales, llegando a pesar hasta el 40% que estos, lo que les hace particularmente útiles en la industria aeronáutica y aeroespacial. Además, permiten mayores aceleraciones por su menor inercia (rotor cerámico). - Alta estabilidad química y térmica. - Elevada resistencia al desgaste, a la abrasión y a la corrosión. - Baja conductividad térmica y eléctrica. - Elevado punto de fusión que aporta buena resistencia a temperaturas elevadas Algunas cerámicas presentan propiedades muy superiores en altas temperaturas a las superaleaciones, lo que les hace insustituibles en aplicaciones de motores térmicos. III. RELACIÓN ESTRUCTURA-PROPIEDADES Porosidad La porosidad del material cerámico tiene una elevada influencia en sus propiedades mecánicas La resistencia de una cerámica policristalina depende del tamaño de grano. Las cerámicas transparentes o traslúcidas requieren limitar los poros y partículas de segundas fases, para no dispersar luz. Conductividad térmica de las cerámicas depende de las impurezas (por ejemplo oxígeno en AIN). IV. LIMITACIONES PARA LA IMPLANTACIÓN DE LAS CERÁMICAS TÉCNICAS Debido a su fragilidad, su mayor sensibilidad a las imperfecciones que los metales, fabricación compleja y cara, dificultad de unión entre si o con metales… Tienen fiabilidad, dificultad en el diseño y elevado coste. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5622399 V. PROCESAMIENTO DE LAS CERÁMICAS TÉCNICAS Debido a su elevado punto de fusión, su fabricación se efectúa por sinterización. Etapas: obtención del polvo, conformado y sinterizado. Tratamiento a temperatura elevada para favorecer la difusión en estado sólido y conseguir un alto grado de densidad. Métodos de conformados: presando uniaxial, prensado isotáctico, moldeo por extrusión, slip casting y moldeo por inyección. VI. CLASIFICACIÓN DE LAS CERÁMICAS TÉCNICAS SEGÚN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA Cerámicas técnicas de tipo óxido El primer material empleado fue porcelana (𝐴𝑙2𝑂3·𝑆𝑖𝑂2) utilizada como aislamiento eléctrico La esteatita (𝑀𝑔𝑂·𝑆𝑖𝑂2) y ña cordierita (2𝑀𝑔𝑂·2𝐴𝑙2𝑂3·5𝑆𝑖𝑂2) que combina la elevada resistencia eléctrica con el buen comportamiento al choque térmico. La alúmina es en la actualidad la de mayor consumo por la industria cerámica. El óxido de berilio y titanatos de bario son otras cerámicas oxídicas. La zirconia (𝑍𝑟𝑂2): o Cerca de 1240ºC sufre una transformación de tipo martensítico. o Cambio polimórfico. Tetragonal a monolítica. o Expansión volumétrica de un 3 a 5% Cerámicas de tipo no óxido Nitruro de silicio Nitruro de boro Carburo de silicio Carburo de boro AlN TiB2 VII. CLASIFICACIÓN DE LAS CERÁMICAS TÉCNICAS POR SU FUNCIÓN Magnéticas. Térmicas Ópticas Químicas Nucleares Biológicas Mecánicas (resistencia al desgaste y al impacto) Eléctricas Aislantes, materiales ferroeléctricos y piezoeléctricos, semiconductores. VIII. APLICACIONES 2 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5622399 3 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.