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CRISTALOQUIMICA DE LAS CERMICAS

TRES FACTORES SON CRTICOS A LA HORA DEDETERMINAR LA ESTRUCTURA DE LOS

COMPUESTOS CERMICOS:

1.- BALANCE DE CARGAS PARA MANTENER LANEUTRALIDAD ELCTRICA GLOBAL(ESTEQUIOMETRA DEL CRISTAL).

LA SUMA DE LAS CARGAS POSITIVAS DEBE SERBALANCEADA POR UN NMERO IGUAL DE

CARGAS NEGATIVAS. ESTE HECHO SE REFLEJA

EN LA FORMULA QUMICA


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2.- TAMAO DE LOS DIFERENTES TOMOS (RELACIN ENTRE RPARA LOGRAR EL ESTADO DE MS BAJA ENERGA LOS CATIONES Y LOS A

A MAXIMIZAR LAS ATRACCIONES Y MINIMIZAR LAS REPULSIOLAS ATRACCIONES SE MAXIMIZAN CUANDO CADA CATIN DE RODEA DE T

COMO SEA POSSIBLE Y VICIVERSA

CADA CATIN PREFIERE TENER A SU ALREDEDOR TANTOS ANIONES VECINOS MAS PRXIMO

LOS ANIONES TAMBIN DESEAN UN NMERO MXIMO DE CATIONES COMO VECINOS M

LAS ESTRUCTURAS ESTABLES DE LOS MATERIALES SE FORMAN CUANDO LOS

RODEAN UN CATIN ESTN TODOS EN CONTACTO CON EL CATI


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INESTABLE ESTABLECRTICAMENTE

ESTABLE


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3.- GRADO DE DIRECCIONALIDAD DE LOS ENLACES (TENDENCIAPOR LA COVALENCIA Y LA COORDINACIN TETRDRICA).

ESTA COMBINACIN TIENDE A AUMENTAR EL CARCTER COVALENTEDEL ENLACE Y A FAVORECER LA COORDINACIN TETRDRICA


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DENSIDAD


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MgO SiC


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Caractersticas deseadas del polvo para cermicas avanzadas


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LAS CARACTERSTICAS DEL POLVOTIENEN UNA INFLUENCIA

SIGNIFICATIVA EN LA HOMOGENEIDADDEL EMPAQUETAMIENTO DE LA PIEZA

CONSOLIDADAYEN LA EVOLUCIN

MICROESTRUCTURAL Y PROPIEDADESDE LA PIEZA SINTERIZADA

OBJETIVOS:DENSIDAD ALTA (MINIMA POROTAMAO DE GRANO PEQUEOMICROESTRUCTURA UNIFORM

Caracterstica del polvo Propiedad deseadaTamao de partcula Fina ( < 1 m)Superficie especfica GrandeDistribucin granulomtrica Estrecha o monodispersaForma de la partcula Esfrica o equixicaRugosidad de la superficie BajaEstado de aglomeracin No aglomerados o aglomerados dbiles

Composicin qumica Pureza altaComposicin de fases Simple faseAptitud a la sinterizacin Buena

Caractersticas deseadas del polvo para cermicas avanzadas

PEQUEAS VARIACIONES EN LACOMPOSICIN QUMICA Y EN LA PUREZA

DEL POLVO PUEDE PROVOCARSIGNIFICATIVOS EFECTOS EN LA

MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE

LOS MATERIALES CERMICOS AVANZADOS

EL TAMAO DE PARTICULA TIENE UN GRANEN LA SINTERIZACION. LA VELOCIDAD A L

DENSIFICA UN CUERPO AUMENTADE FORMA SIGNIFICATIVA AL DISMINUIR EL T

DE PARTICULA. UN TAMAO DE PARTICULA PERMITE ALCANZAR DENSIDADES ALTAS

PERIODO DE TIEMPO RAZONABLE, POR EJUNAS POCAS HORAS

PROCESOS DE CONFORMADO


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DEBIDO A SU ALTO PUNTO DE FUSIN LOS COMPONENTES CERMICOS NOFABRICADOS, EN GENERAL, POR LOS PROCESOS EN FASE LIQUIDA QUE SE U

METALES Y POLMEROSSU FABRICACIN SE EFECTA POR SINTERIZADO, ENTRANDO DE ESTE MODO EN

METALURGIA DE POLVOS




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ESTADOS DE CONSISTENCIA CUANDO SE MEZCLAN UN LIQUO UNA SOLUCIN DEL LIGANTE CON EL POLVO CERAMICO:

1.- POLVO SECO (NO LIQUIDO)2.- AGLOMERADOS (GRANULOS)

3.- CUERPO PLASTICO4.- PASTA5.- PAPILLA (SLURRY)



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CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO

MODOS DE COMPACTACIN: DEFINIDOS EN TERMINOS DEL MOVIMIENDEL MOLDE Y DE LOS PUNZONES


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CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO


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EFECTO DE LA FRICCIN DEL POLVO CON LA PARED DE LA MA

P

P - dP

0, 0P P P P Pf fPA P dP A F PA PA dPA F P A dP

Por otraparte:

nf

n rL

r

F F

F A P

PK

P

m

P A dP m

dPK

P m

Fn = Fuerza normalPr = Presin radial = Coeficiente de friccin entrela masa de polvo y la matriz

AL = rea lateral

A Simple Modelfor Density Variations.

The simplest model for density

variationsin a cylindricalspecimen assumesthat the axial

pressure is constant in a plane

perpendicular to the compaction

axis.


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EFECTO DE LA FRICCIN DEL POLVO CON LA PARED DE LA MA

L

P

AdPK

P Am P

L

A

A

Luego:

24

4

dP Ddx K K dx

P DD

mm

L

P

AdPK

P A

Ajuste de signos

m

Integrando:

0 00

4 4

,

P x

P

dP K K P

dx Ln xPP D D

m m

4

0

xK

DP P em

This model is of course far too simple and shows that tdensity variations along the mold height depend mainlpressure coefficient Kand on the wall friction coefficie


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4

0

xK

DP P em

4

0

xKD

Pe

P

m

x

x/D

DEFINICIN SINTERIZACIN
http://www.substech.com/dokuwiki/lib/exe/fetch.php?cache=cache&media=sintering.pnghttp://www.substech.com/dokuwiki/lib/exe/fetch.php?cache=cache&media=sintering.png


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PROCESO DE TRATAMIENTO TRMICO (COCCIN), CON O SINAPLICACIN DE PRESIN EXTERNA, DE UN SISTEMA DE

PARTCULAS INDIVIDUALES (METLICAS, CERMICAS,POLIMRICAS) EN FORMA DE UN AGLOMERADO POROSO

COMPACTO (PREVIAMENTE CONFORMADO), CON EL OBJETO DE

TRANSFORMARLO EN UN PRODUCTO DENSO (REDUCCIN DE LAPOROSIDAD, TENDIENDO A QUE SEA NULA) Y RESISTENTE, COMORESULTADO DE LA UNIN ENTRE LAS PARTCULAS ADYACENTES

DEL MATERIAL.

LA UNIN DE LAS PARTCULAS SE PRODUCE A UNA TEMPERATURA SUFICIENESTIMULAR LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MASA

Obtener la densidad terica a la menor temperatura posible

LA PRINCIPAL DIFICULTAD PARA LOGRAR DICHO FIN RADICA EN EL HECHO DE QUEIMPLICADA EN LA SINTERIZACIN ES BASTANTE PEQUEA, USUALMENTE DEL ORD

J/mol, COMPARADOS CON UNOS POCOS KJ/mol DE LAS REACCIONES QCONSECUENTEMENTE, A MENOS QUE LA SINTERIZACIN SE LLEVE CON SUM

COMPLICADO LOGRAR UNA DENSIFICACIN TOTAL

DEFINICIN SINTERIZACIN

NO SE LLEGA A LA FUSIN TOTAL

2.- En un punto cualquiera, N, de la superficie de las esferas:
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2. En un punto cualquiera, N, de la superficie de las esferas:

1 2r r r

21

m

V

VCLn

C RTr

V

C

C

,

Se concluye que

en la proximidadde las

superficiesconvexas (r>0)

existe undefecto, C


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,

ESTE EXCESO O DEFECTO DEVACANTES, NO ES MS QUE

UN GRADIENTE DECONCENTRACIONES QUE

ORIGINAR UN FLUJO(DIFUSIN) DE VACANTES

DESDE LAS SUPERFICIESCNCAVAS (CUELLOS) A LASCONVEXAS (PARTCULAS),

A LO QUECORRESPONDER UNFLUJO DE TOMOS, DEMATERIA, EN SENTIDO

CONTRARIO (DIFUSIN ENESTADO SLIDO)

EN LA PROXIMIDAD DE LAS SUPERFICIES CONVEXAS (r>0) EXUN DEFECTO, C


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1

0 1 2

1 1m

P VLn

P RT r r

r1 = xr2 =

EN LAS PROXIMIDADES DE UNA SUPERFICIE CNCAVAHAY UNA DISMINUCIN DE LA PRESIN DE VAPOR C

RESPECTO AL DE UNA SUPERFICIE PLANA

2 E t l i N d l fi i d l f


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2.- En un punto cualquiera, N, de la superficie de las esferas:

1 2r r r

0

21 m

VPLn

P RTr

0

22 am VVP

P RTr kTr

,

,

LA ECUACIN NOS INDICA QUEEN LAS PROXIMIDADES DE UNA

SUPERFICIE CONVEXA (r > 0)

HAY UN AUMENTO DE LAPRESIN DE VAPOR CON

RESPECTO AL DE UNASUPERFICIE PLANA.

0 0

22

1 1

am

CURVA

VV

P P PRTr kTr

SE CONCLUYE QUE:


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,

,

EN LAS PROXIMIDADES DE UNA SUPERFICIE CNCAVA (r < 0) HAY UNDISMINUCIN DE LA PRESIN DE VAPOR CON RESPECTO AL DE UNA

SUPERFICIE PLANAEN LAS PROXIMIDADES DE UNA SUPERFICIE CONVEXA (r > 0) HAY U

AUMENTO DE LA PRESIN DE VAPOR CON RESPECTO AL DE UNASUPERFICIE PLANA

SER, POR TANTO, ENERGTICAMENTE FAVORABLE LA TRANSFERENCDEL VAPOR DE LAS SUPERFICIES CONVEXAS (PARTCULAS) A LASCNCAVAS (CUELLO) EN LOS PROCESOS DE SINTERIZACIN.

LUEGO, PUEDEESTABLECERSE UN

TRANSPORTE DE MATERIA, ENFASE VAPOR, DESDE LASSUPERFICIES CONVEXASHACIA LAS CNCAVAS,

MECANISMO QUE SECONOCE CON EL NOMBRE

EVAPORACIN-CONDENSACIN.

22 VV


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0 0

221 1

am

CURVA

VVP P P

RTr kTr

PORO PARTICULA

IT IS ONLY BY APPRECIATING THIS FACT THATSINTERING CAN BE UNDERSTOOD.

SUPERFICIE PLANA

Given that the radius of cu rvature is defined as negative for a consurfaceand posi t ive for a convex su rface, the pressure of a matabove a convex surface is greater than that over a flat surface, a

viceversa for a concave surface. For example, the pressure inside of radius r would be less than that over a flat surface

Conversely, the pressure surrounding a collection of fine spherparticles will be greater than that over a flat surface

To recap: curvature causes local


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The thermodynamic driving force for sintering is the reduction in total inteenergy

However, in terms of kinetics, the differences in bulk pressure, vapour prand vacancy concentration due to interface curvature induce material tra

Note that the three kinds of thermodynamic phenomena (differences in pressure, vapour pressure and vacancy concentration) occur simultaneou

independently.

To recap: curvature causes localvariations in partial pressures and

vacancy concentrations.The partial pressure over a convexsurface is higher than that over a

concave surface.Conversely, the vacancy

concentration under a concavesurface is higher than that below a

convex surface.In either case, a driving force is

present that induces the atoms tomigrate from the convex to the

concave areas, i.e., from themountaintops to the valleys.

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