Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por elementos metálicos y no metálicos enlazados principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes. Las composiciones químicas de los materiales cerámicos varían considerablemente, desde compuestos sencillos a mezclas de muchas fases complejas enlazadas.

Gres

Porcela na

Finas

Arci l l a cocida

L oza

R efra cta r ios

Gruesas

Cerámicas

Se obtienen a partir de materias primas arcillosas. La arcilla se moldea y se somete a un proceso de coción en un horno a elevadas temperaturas.

Son frutos de los agentes de meteorización físico-químicos actuantes sobre la roca madre original, y se les puede considerar como acumulaciones naturales.

El tamaño de grano característico es fino entre 1 – 4 micrones de diámetro.

Constituidas fundamentalmente por silicatos aluminios hidratados con iones principalmente de magnesio, hierro, potasio y sodio.

La propiedad que la hace un material interesante desde el punto de vista utilitario, es su ALTA PLASTICIDAD frente al agua y su ENDURECIMIENTO cuando son secadas o sometidas a tratamientos térmicos a elevadas temperaturas

Una mezcla de minerales arcillosos (filosilicatos) y no arcillosos, que en conjunto son los que imparten las características de plasticidad del material como las propiedades de secado y de cocción de las piezas elaboradas con dichas materias primas .

Son los silicatos de hierro, aluminio y magnesio (óxidos) hidratados con estructuras en capas.

Son un polímero inorgánico constituido por dos estructuras monómeras:

Un tetraedro de oxido de silicio Un octaedro de hidróxido de aluminio o

hidróxido de magnesio.

CLASIFICACIÓN

LOS MATERIALES CERÁMICOS SE DIVIDEN EN TRES CATEGORÍAS:

•CERÁMICAS TRADICIONALES: LOS PRODUCTOS CERÁMICOS TRADICIONALES SE HACEN A PARTIR DE MINERALES QUE SE ENCUENTRAN EN LA NATURALEZA E INCLUYEN ALFARERÍA, PORCELANAS, LADRILLOS, CEMENTO, AZULEJOS Y CERÁMICA REFRACTARIA.

•CERÁMICAS DE INGENIERÍA: LOS PRODUCTOS CERÁMICOS DE INGENIERÍA SE HACEN A PARTIR DE MATERIAS PRIMAS PRODUCIDAS SINTÉTICAMENTE Y CUBREN UNA AMPLIO ESPECTRO DE PRODUCTOS COMO HERRAMIENTAS DE CORTE, HUESOS ARTIFICIALES Y COMBUSTIBLES NUCLEARES.

•VIDRIOS: LO MÉTODOS QUE SE USAN PARA PRODUCIR PRODUCTOS DE VIDRIO SON MUY DIFERENTES A LOS QUE SE EMPLEAN EN LOS ANTERIORES CERÁMICOS. LA MATERIA PRIMA PRINCIPAL ES LA SÍLICE (SIO2), QUE SE COMBINA GENERALMENTE CON OTROS ÓXIDOS CERÁMICOS QUE FORMAN VIDRIOS.

PROPIE

DADES

LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS TAMBIÉN VARÍAN MUCHO DEBIDO A DIFERENCIAS EN LOS ENLACES. EN GENERAL, LOS MATERIALES CERÁMICOS SON TÍPICAMENTE DUROS Y FRÁGILES CON BAJA TENACIDAD Y DUCTILIDAD.

PROPIEDADES MECÁNICAS.PROPIEDADES FÍSICAS.

Una de las características mas positivas de los materiales cerámicos es su elevada resistencia a la oxidación y a la corrosión, frente a los agentes químicos.

Ya que esta compuesto por óxidos metálicos fundamentalmente, en consecuencia no pueden someterse a otra degradación de este tipo (oxidaciones, combustiones y corrosiones), constituyendo un excelente material inoxidable y refractario.

RESISTENCIA A LA CORROSION

Cerámicos : se dividen en dos, porosos y impermeables. Entre los porosos tenemos la arcilla cocida, loza italiana, loza fina y refractarios. Y lo impermeables tenemos, el gres, la porcelana, la cerámica avanzada. Este tipo de cerámicos son catalogados como No Vitrificados y vitrificados (Fundición de arena con cuarzo)

Cemeneto: se divide en mortero y hormigón.

MATERIALES

GRES

Compuesta por arcillas refractarias y sal.

Propiedades: Aspecto vidriado. Elevada dureza (raya al vidrio). Gran compactibilidad. Sonido metálico por percusión.

Aplicaciones: Baldosas, azulejos, tubos, ladrillos, etc.

PORCELANA

Se obtiene de la arcilla blanca muy seleccionada (CAOLÍN).

Propiedades: Transparente o translúcida. Compacta. Sonido metálico por percusión. Elevada dureza (no es rayada por el acero). Resistente a los ácidos.

Aplicaciones: Con un grosor entre 2 - 3mm. Vajillas, objetos decorativos, aislantes eléctricos, sanitarios, industria química.

Jarrón de porcelana

ARCILLA COCIDA

Se obtiene a partir de la arcilla ordinaria de color rojizo mate

Propiedades: Tacto duro y áspero. Frágil

Aplicaciones: Puede aparecer recubierta o no de un esmalte blanco: ladrillos, tejas, otros elementos de construcción, objetos de alfarería (vasijas, recipientes, jarrones, macetas, botijos…).

Muñeco de arcilla

LOZA

Se obtiene a partir de una mezcla de arcilla amarilla y arena.

Propiedades: Tacto fino y suave. Elevada dureza.

Aplicaciones: Cubierta por una capa de barniz o de esmalte, que le proporciona un atractivo aspecto superficial: vasijas y objetos decorativos. Suelo de

Loza

REFRACTARIOS

Formados por arcilla cocida con óxidos de metales.

Propiedades: Resistentes a temperaturas superiores a 3000 ºC.

Aplicaciones: Revestimiento interior de altos hornos, componentes eléctricos y electrónicos.

Es un aglomerante en forma de polvo, que tiene la propiedad de endurecer (fraguar) una vez que se le añade agua y se deja secar, es capaz de secar en ausencia del oxigeno.

Es un material altamente plástico y fácil de trabajar, se obtiene una dureza y resistencia muy alta una vez fraguado.

CEMENTO

MANUFACTURA

PROCESAMIENTO DE CERAMICAS:

Los productos cerámicos más tradicionales y técnicos son manufacturados compactando polvos o partículas en matrices que son posteriormente calentados a enormes temperaturas para enlazar las partículas entre si.

Las etapas básicas para el proceso de cerámica de aglomeración de partículas son: en primera instancia preparación de material; segundo moldeado o fundido y por ultimo tratamiento térmico por secado y horneado por calentamiento de la pieza de cerámica a temperaturas suficientemente altas para mantener las partículas enlazadas.

TÉCNICAS DE CONFORMADO.

LOS PRODUCTOS CERÁMICOS FABRICADOS POR AGLOMERACIÓN DE PARTÍCULAS PUEDEN SER CONFORMADOS MEDIANTE VARIOS MÉTODOS EN CONDICIONES SECAS, PLÁSTICAS O LIQUIDAS.•PRENSADO EN SECO.•COMPACTACIÓN ISOSTÁTICA.•COMPRESIÓN EN CALIENTE.•EXTRUSIÓN.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS.

EL TRATAMIENTO TÉRMICO ES UN PASO ESENCIAL EN LA FABRICACIÓN DE LA MAYORÍA DE LOS PRODUCTOS CERÁMICOS. EN ESTA SUBDIVISIÓN CONSIDERAMOS LOS SIGUIENTES TRATAMIENTOS TÉRMICOS: SECADO, SINTERIZADO, VERIFICACIÓN.•SECADO Y ELIMINACIÓN DE AGLUTINANTES.•SINTERIZACION.•VERIFICACIÓN.

APLICACIONES

LOS MATERIALES CERÁMICOS, DEBIDO A SUS PROPIEDADES TÉRMICAS, ELÉCTRICAS Y MECÁNICA, ES DE GRAN APLICACIÓN EN MUCHOS DE LOS ÁMBITOS INDUSTRIALES.EJEMPLOS DE APLICACIONES:EL NITRURO DE ALUMINIO(AIN): BUEN AISLANTE ELÉCTRICO, PERO TIENE ALTA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA.EL CARBURO DE SILICIO(SIC): TIENE UNA EXTRAORDINARIA RESISTENCIA A LA OXIDACIÓN A TEMPERATURA INCLUSO POR ENCIMA DEL PUNTO DE FUSIÓN DEL ACERO. A MENUDO SE UTILIZA COMO RECUBRIMIENTO PARA METALES, PARA COMPUESTOS DE CARBONO Y OTROS CERÁMICOS A TEMPERATURAS EXTREMAS.

PROFESOR: ING. JOHN JAIRO GIL CUERVOINGENIERO INDUSTRIAL.ESPECIALISTA EN DOCENCIA

UNIVERSITARIA.MG. SISTEMAS DE GESTIÓN INTEGRADA.

MATERIALES COMPUESTOS

La combinación de las propiedades de los materiales dan lugar al desarrollo de los materiales compuestos.

Los materiales compuestos son aquellos que se forman por al unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en materiales originales.

COMPOSITE FASE DISPERSA

MATRIZ

Adobe Paja Barro

Madera Fibras celulosa

Lignina

Hueso Fibras de colágeno

Apatito

Acero perlítico

Ferrita Cementita

Hormigón armado

Armadura de acero

Hormigón

MATERIALES COMPUESTOS

Los composites son materiales multifase obtenidos artificialmente, que 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 interfase.

Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).

Se distinguen dos fases: Fibrosa: polímeros o cerámicas. Matriz (tiene diversas funciones): polímeros o metales

APLICACIONES MATERIALES COMPUESTOS

Kevlar 49; poliamida con matriz deresina. (Chalecos antibalas, material deportivo)

Fibra de carbono: 3 veces más resistente que el acero y más ligera. No se oxida. (aeronáutica, automoción,material deportivo)

Fibra de vidrio: Propiedades similares a la fibra de carbono pero menos resistente. (cables de fibra óptica para telecomunicaciones. Automoción y material deportivo).

-Los ingredientes se deben añadir en proporciones correctas, la deficiencia de agua se traduce en una unión incompleta y el exceso favorece la porosidad, en ambos casos la resistencia es menor que al optima.

MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS: HORMIGÓN

HORMIGÓN PORTLAND

Fino (arena)

Grueso (grava)

Agua Cemento

portland

HORMIGÓN- En construcción se puede introducir en el

encofrado y se endurece a temperatura ambiente.

- Su resistencia aumenta mediante el reforzado con acero → hormigón armado.

- Es un material idóneo para en construcción, por ser resistente, durable, incombustible, casi impermeable, y requerir escaso mantenimiento.