CERAMICASAVANZADAS

Tpicos de Materiales Avanzados

Ing. Wilmer Vsquez Daz - UNT

MATERIALES CERMICOS

La palabra cermica deriva del vocablo griego keramos, cuya raz snscrita significa quemar. En su sentido estricto se refiere de forma general a la arcilla. Sin embargo, el uso actual de este trmino incluye a todos los materiales inorgnicos no metlicos.

Las cermicas son materiales inorgnicos no metlicos, formados de elementos metlicos y no metlicos, cuyos enlacen son predominantemente inicos.CLASIFICACIN

VIDRIOS

Basados en SiO2 + aditivos para Tf

CERMICAS TRADICIONALES (Productos de Arcilla)

Cermica porosa (Ladrillos, alfarera, loza)

Cermica compacta (porcelana, gres)

Cermica refractaria (Magnesitas, cromitas)

Arcilla, slice y feldespatos

Arcillas Alfarera, ladrillos, tejas

Porcelanas Aislantes elctricos (Al2O3-SiO2-K2O)

Corideritas elementos calefactores (Al2O3-SiO2-MgO)

CERMICAS TCNICAS O DE ALTAS PRESTACIONES

Oxdicas

No Oxdicas

1 Introduccin: Clasificacin

Oxdica

Mullita Carburos Nitruros

= Refractarios: AI203, MgO,Zr02

Molde fundido de metales, hornos

Abrasivos: SiC, = AI203,diamante

Esmenladoras, polvos pulido, herramientas de corte

Elctricos y magnticos:BeO AbO~, AIN, ZnO ferritasNO Oxdlca Siliciuros

Boruros

Diamante

-

SemIconductores, substratos, Imanes, varistores

Nucleares: UO

Combustible nucleasI Biolgicos: SiC, A120a,Zr02 1

PrtesIS, componentes denta/es

CERMICAS AVANZADAS

Son aquellos materiales que combinan las caractersticas y las ventajas de la cermica tradicional, por ejemplo inercia qumica, capacidad a alta temperatura, y dureza, con la capacidad de soportar una tensin mecnica significativa.

CARACTERSTICAS

Se realizan generalmente para ser completamente densos y para tener tolerancias dimensionales ajustadas . Soportan niveles substancialmente ms altos de la tensin mecnica y trmica Los polvos, las composiciones, el procesado, y microestructura que resulta se deben controlar cuidadosamente para proporcionar los niveles requeridos del funcionamiento Si3N4 SiC ZrO2 Al2O3.

TiB2 AlN; oxinitrato de aluminio de silicio, SiAlON; otros carburos o nitruros

1 Esquema del proceso de obtencin mediante tecnologa de polvos

Polvos

'Moroenda-Me.w.aH.nedo/seoo

Sinterizacin

Atmsfera

'SPS'I-IIP

-Granulacin'GklIluflzaClnSpray Drying

Conlormodo

Acabado

Compaci3einUniamallsostit.eaPROCESADO: HIP--Prensado isosttico en caliente(HIP)

Fluido = gas inerte

FUlnacc

Etapas:

Ventajas:

-polvo en molde (methco o vidrio)-vaco en molde-molde en autoclave de T P

-Buena distribucin de P en el compacto -+ uniformidad de prop.-Obtencin de formas mas complicadas-Para piezas de T durezaDesventajas:-i precio de equipo-Poco control dimensional sobre producto-Discontinuidad del proceso.

PROCESADO: TAPE CASTING

earamles...,_ J"'_- ... CllSO - ....... _.., ClI ., ........

1 Cermicas estructurales: Ejemplo: Si3N4

2 polimorfos: a, 13. Estructura hexagonalSe descompone a temperaturas altas(17000C, N2+Si fundido) (1880C en 1bar N2Y

Propiedades:o t Durezao t Resistencia desgasteo T Resistencia a flexino i conductividad trmicao Resistencia a alta T.o Densidad 3 - 3,3 g/cm3

Enlace covalente, dnde elSi presenta hibridacin Sp3y el N Sp2.

AplicacionesoRecubrimientos, bolas rodamientos, herramientas de corte, camisas de pistones ... I Cermicas estructurales: Si3N4

Componentes para turbinas de Si3N4: permiten laentreadade gases mscaliente,aumentanla

eficienciaen un 40%

Ingersoll Rand

Indos,,,..} TechnologJres

I Cermicas estructurales: Si3N4 -+Principales rutas de procesado

Si+aditivos

Aditivos: xidos metlicos,Y203' A/203, MgO, Zr02 ...(3-15%mo/)

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RBSN: Sinteriz8 ;in rea;fiV8: ."I&aWon bondeeS/I;';Or, ",ma~Et: p(SSet:":,'d ets flrrrsferas ~;rra(anrGs. Pro.;esc ,'argo a T: !25CO. t J'SOOC. Produ.;e 3t..Il'S('dD ce lO,affiff'l poroS'citd .r~:-~'1)t.,SSN.- SiI1fe'lz8c;iJi Si3N 4. Sin ad(~riOSno densl'fica. LOSadl'rJ'ICSpropOf'.;,'cnan una faSe i~!J,;!1:~t t1'a i;i.'? ?l'l'sr.JfO ~ :\