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Title: TABS


1
Materiales Ceramicos
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Materiales Ceramicos
  • Un amplio grupo de materiales no metálicos,
    compuestos por metales y no metales, unidos por
    enlaces iónicos y/o covalentes.
  • Principalmente compuestos de arcilla, fedelspato
    y sílice

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Materiales Cerámicos
  • Son de utilización muy amplia y antigua en todos
    los ámbitos.
  • Ello se debe a que sus constituyentes principales
    (Si, O, Al) son los elementos más abundantes
  • Además se utilizan en su forma oxidada, por lo
    que no sufren alteraciones del medio ambiente

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Distribución de los elementos
5
Distribución de los elementos
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Arcillas
  • Contienen algunos de los siguientes
  • Sílice (SO2) y Aluminio como silicatos
  • Compuestos de potasio
  • Compuestos de magnesio
  • Compuestos de calcio
  • La arena contiene sílica y fedelspato o Silicatos
    de aluminio y potasio.

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Materiales Cerámicos
Fedelspato (Al2O3.6SiO2 .xxx)
Cuarzo (SiO2)
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Sílice y Silicatos
  • El silicio tiene una valencia igual a la del
    carbono, y, como éste, forma compuestos de forma
    tetraédrica

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Sílice y Silicatos
  • Estos tetraedros se combinan de diferentes
    maneras según compartan 2, 3 o 4 vértices

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Sílice y Silicatos
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Sílice y Silicatos
  • En el caso de que compartan 2 vértices, tenemos
    una cadena o anillo, y el material es fibroso

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Sílice y Silicatos
  • Si se comparten 3 vértices, se forma una
    estructura laminar

Muscovita
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Sílice y Silicatos
  • Cuando se comparten los 4 vértices, tenemos una
    estructura tridimensional

Feldespato
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Tipos de Materiales Cerámicos
  • Decorativos
  • Refractarios
  • Vidrios
  • Abrasivos
  • Cementos

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Comparación entre metales v materiales cerámicos
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Propiedades mecánicas y químicas
17
Propiedades mecánicas y químicas
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Materiales Cerámicos tradicionales
  • Hechos de arcillas naturales y mezclas con
    cerámicos cristalinos.
  • Incluyen
  • Cerámicas
  • Productos estructurales
  • Refractarios

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Cerámicas
  • Vajilla
  • Piso y pared
  • Sanitarios
  • Porcelana eléctrica
  • Cerámicas decorativas

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Cerámicas Baños
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Moldeo por drenado
Sinter and Serve
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Refractarios
  • Ladrillos para 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 industrias
    químicas.

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Refractarios
  • Usados para proveer protección térmica a otros
    materiales a temperaturas muy altas, como en la
    producción de acero (Tm1500C), fundiciones de
    metal, etc.
  • Compuestos princimpalmente de alúmina (Al2O3)
    (Tm2050C) y sílice junto a otros óxidos MgO
    (Tm2850C), Fe2O3, TiO2, etc., y tienen una
    porosidad mayor al 10 en volumen.
  • También se utilizan BeO, ZrO2, SiC, y grafito con
    baja porosidad

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Ladrillo refractario
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Cerámicos Amorfos (vidrios)
  • Principal componente Silice (SiO2)
  • Si se enfría despacio se obtiene un compuesto
    cristalino.
  • Si se enfría más rápido se obtiene una estructura
    amorfa que consiste de cadenas desordenadas de
    átomos de Silice y Oxígeno.
  • A esto se debe su transparencia, ya que los
    bordes cristalinos desvían la luz, causando
    reflexión.
  • El vidrio puede ser templado para aumentar su
    tenacidad y resistencia.

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Tipos de vidrio
  • Hay tres tipos comunes
  • Vidrio de soda y cal - 95 de ellos, vidrios,
    contenedores, etc
  • Vidrios con plomo - contiene óxido de plomo para
    mejorar el índice de refracción.
  • Borosilicatado - contiene óxido de boro, conocido
    como Pyrex.

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Vidrios
  • Plano (ventanas)
  • Vidrio de contención (botellas)
  • Vidrio soplado (vajilla)
  • Fibra de vidrio (aislante)
  • Vidrios avanzados/especiales (fibra óptica)

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Contenedores y botellas
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Procesado por presión
30
Moldeo por soplado
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Vidrio en edificios
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Proceso de plato
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Vidrio templado
  • La resistencia del vidrio puede ser mejorada
    induciendo tensiones residuales de compresión en
    la superficie.
  • La superficie permanece comprimida, cerrando
    pequeñas fracturas.

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Proceso de endurecimiento
  • Templado
  • Se calienta por encima de Tg pero debajo 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 contrae comprime
    la superficie.
  • Endurecimiento químico
  • Cationes con gran radio iónico se difunden en la
    superficie
  • Esto tensa las celdas introduciendo fuerzas
    compresivas y tensiones.

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Vidrio de seguridad
  • Muchos intentan romperlo con piedras o palos
    pero el vidrio permanece intacto ! Cada tanto se
    muestra el video de alguien queriendo sacar el
    dinero

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Vidrio con plomo
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Cerámicos cristalinos
  • Buenos aislantes eléctricos y refractarios.
  • El óxido de magnesio se utiliza como aislante en
    elementos calientes y cables.
  • Oxido de aluminio
  • Oxidos de Berilio
  • Carburo de Boro
  • Carburo de Tungsteno
  • Usado como abrasivos en máquinas cortantes.

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Abrasivos
  • Naturales (granate, diamante, etc.)
  • Abrasivos Sintéticos (carburo de sílice,
    diamante, alúmina, etc.) se utilizan para
    perforar, cortar, pulir.

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Cementos
  • Usados para producir caminos, puentes, edificios,
    represas.

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Cerámicas avanzadas
  • Se desarrollaron en los últimos 50 años
  • Aplicados como coberturas térmicas para proteger
    estructuras metálicas, cubrir superficies, o como
    compuestos importantes por sí mismos.
  • Las aplicaciones en motores son típicas de estos
    materiales, que incluyen el nitrito de sílice
    (Si3N4), carburo de silicio (SiC), Zirconia
    (ZrO2) y Alumina (Al2O3)
  • Su resistencia al calor y otras propiedades han
    llevado al desarrollo de métodos para
    endurecerlos reforzándolos con fibras , abriendo
    un campo de aplicaciones para estos materiales

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Cerámicas avanzadas
  • Estructura biocerámicas, herramientas de corte,
    componentes de motores, blindajes.
  • Eléctricos capacitores, aislantes, circuitos
    integrados , piezoeléctricos, magnetos y
    superconductores
  • Recubrimientos componentes de motores,
    herramientas de corte
  • Químicas y ambientales Filtros, membranas,
    catálisis.

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Componentes de motores
Rotor (Alúmina)
Engranajes (Alúmina)
43
Turbocargador
Rotor Cerámico
44
Discos de freno cerámicos
45
McLaren Mercedes Benz
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Carburo de silicio
  • Componentes de automóvil
  • Elegidos por su resistencia al calor y desgaste

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Armaduras cerámicas
  • Utilizadas en el ejército.
  • Ventaja baja densidad del material que lo hace
    eficiente
  • Materiales cerámicos típicos alúmina, carburo de
    boro, carburo de silicio, y diboro de titanio
  • El material cerámico es discontinuo y forma un
    sandwic entre un exterior más dúctil y una
    fibra interna
  • La capa externa debe ser suficientemente dura
    para frenar el proyectil.

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  • La mayor parte de la energía de impacto es
    absorbida por la fractura de la cerámica y
    cualquier energía cinética remantente es
    absorbida por la capa interna, que también sirve
    para contener los fragmentos de cerámica y el
    proyectil evitando un impacto severo.
  • La combinación Alúmina /Kevlar compuesto en hojas
    de 20 mm. se utilizan para proteger áreas
    críticas del avión Hércules.
  • Esta solución de bajo peso resultó eficiente y de
    fácil reemplazo.

49
Cerámicos Blindaje compuesto
50
Carburo de sílice
  • Blindaje corporal y otros compuestos elegidos
    por sus propiedades balísticas.
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