Materiales Cerámicos: Propiedades, Tipos y Aplicaciones
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¿Qué es un Material Cerámico?
Un material cerámico es un compuesto inorgánico que consiste en un metal y uno o más no metales.
Elementos más Comunes en la Corteza Terrestre
Los cuatro elementos más comunes en la corteza terrestre son: hierro, aluminio, silicio y oxígeno.
Diferencia entre Cerámicos Tradicionales y Nuevos Cerámicos
Cerámicos Tradicionales
Se basan en silicatos y se utilizan para la producción de artículos de barro, como utensilios, ladrillos, abrasivos comunes y cemento.
Nuevos Cerámicos
Son cerámicos más resistentes, desarrollados a partir de compuestos que no son silicatos (como óxidos y carburos). Poseen propiedades físicas o mecánicas superiores o únicas en comparación con los cerámicos tradicionales.
Características Distintivas del Vidrio
Los vidrios, basados principalmente en la sílice, se diferencian de otros cerámicos por su estructura no cristalina. Existen también los vidrios cerámicos, cuya estructura ha sido transformada parcialmente en cristalina mediante tratamiento térmico.
¿Por qué el Grafito y el Diamante no son Cerámicos?
El grafito y el diamante no se clasifican como cerámicos porque son materiales orgánicos (formas alotrópicas del carbono).
Propiedades Mecánicas Generales de los Materiales Cerámicos
- Rígidos y frágiles.
- Comportamiento esfuerzo-deformación caracterizado como perfectamente elástico.
- Dureza y módulo de elasticidad (especialmente en los nuevos materiales cerámicos) superiores a los de muchos metales.
- La rigidez y dureza de los materiales cerámicos tradicionales y de los vidrios son significativamente menores que las de los nuevos materiales cerámicos.
Propiedades Físicas Generales de los Materiales Cerámicos
- Más ligeros que los metales y más pesados que los polímeros.
- Puntos de fusión más altos que la mayoría de los metales (algunos se descomponen antes de fundirse).
- Conductividad eléctrica y térmica variable, generalmente menor que la de los metales, pero con un rango de valores más amplio.
Enlaces Atómicos en los Cerámicos
Los materiales cerámicos se caracterizan por enlaces covalentes e iónicos.
Bauxita y Corindón: Elementos en Común
Tanto la bauxita como el corindón están relacionados con el óxido de aluminio. La bauxita es una mezcla impura de óxido de aluminio hidratado e hidróxido de aluminio, mientras que el corindón es una forma cristalina de óxido de aluminio (Al2O3).
Arcilla Utilizada en Productos Cerámicos
La arcilla utilizada en productos cerámicos se combina con minerales de sílice y feldespato.
Vidriado en Cerámicos
El vidriado involucra la aplicación de recubrimientos superficiales, generalmente una mezcla de óxidos como sílice y alúmina, para hacer el producto cerámico menos permeable a la humedad y más atractivo a la vista.
Significado del Término "Refractario"
El término "refractario" se refiere a la capacidad de un material para resistir altas temperaturas, proporcionar aislamiento térmico y resistir reacciones químicas con los materiales que se calientan.
Aplicación Importante del Nitruro de Titanio
El nitruro de titanio (TiN) es un material ideal como recubrimiento superficial de herramientas de corte debido a su alta dureza y resistencia al desgaste.
Elementos del Material Cerámico Sialon
El Sialon es un material cerámico compuesto por silicio (Si), aluminio (Al), oxígeno (O) y nitrógeno (N).
Definición de Vidrio
El vidrio es un compuesto inorgánico, no metálico, que se solidifica en una condición rígida sin cristalizar.
Principal Mineral en los Productos de Vidrio
El principal mineral en los productos de vidrio es la sílice (SiO2).
Funciones de los Ingredientes Añadidos al Vidrio
Los ingredientes añadidos al vidrio cumplen diversas funciones, entre ellas:
- Actuar como fundente durante el calentamiento.
- Aumentar la fluidez para el procesamiento del vidrio fundido.
- Retardar la desvitrificación.
- Reducir la expansión térmica en el producto final.
- Incrementar la resistencia química contra ácidos, sustancias alcalinas o agua.
- Añadir color al vidrio.
- Alterar el índice de refracción para aplicaciones ópticas.
Desvitrificación
La desvitrificación es la tendencia del vidrio a cristalizar desde el estado vítreo (amorfo).
Fórmulas Químicas
- Sosa (Na2O)
- Cal (CaO)