Propiedades, Estructura y Aplicaciones de Materiales Cerámicos Avanzados

Propiedades de los Materiales Cerámicos

Transparencia: La transparencia de algunos cerámicos se debe a su estructura cristalina, que permite el paso de la luz.

Ductilidad: No poseen ductilidad debido a su estructura interna y a las características de sus enlaces atómicos.

Estabilidad Química: Su estabilidad química se debe a sus estructuras atómicas y a que tienen enlaces iónicos o covalentes.

Aislamiento Eléctrico: Son malos conductores (aislantes eléctricos) debido a que no permiten el paso de electrones por su naturaleza no metálica de enlaces.

Compuestos y Aplicaciones Específicas

Kaolinita (Al₂Si₂O₅(OH)₄)

Presenta una estructura laminar, alto punto de fusión, es aislante térmico y frágil. Se utiliza en la fabricación de porcelana y en mascarillas faciales.

Aglomerantes Metálicos

Aluminio, titanio, cobre, hierro y aleaciones de carburos metálicos son aglomerantes metálicos en la fabricación de cerámicos.

SiAlON

Tiene propiedades similares a las del nitruro de silicio, mejor resistencia a la oxidación y mejor resistencia a altas temperaturas. Se usa en herramientas de corte.

TiN (Nitruro de Titanio)

Posee conductividad eléctrica, alta dureza y buena resistencia al desgaste. Se aplica en recubrimientos superficiales en herramientas de corte, implantes biomédicos y componentes electrónicos. Es frágil, caro y difícil de unir a otros materiales.

SiN (Nitruro de Silicio)

Tiene alta resistencia mecánica, excelente resistencia térmica y es aislante eléctrico. Se usa en componentes aeroespaciales, partes de motores y en dispositivos eléctricos. Son caros, sensibles a la humedad y duros.

Mecanismos de Falla en Cerámicos

Los cerámicos suelen fallar por fractura debido a su estructura iónica y covalente, anisotropía, a las microfisuras que se forman en el proceso de fabricación y a su baja tenacidad.

Ejemplos de Cerámicos y sus Aplicaciones

Alúmina (Al₂O₃)

Tiene buena resistencia a altas temperaturas y choques térmicos, además de estabilidad dimensional. Se utiliza, por ejemplo, para contener metales fundidos, como abrasivo en piedras de esmeril y en ladrillos refractarios.

Sílice (SiO₂)

Duro y resistente al desgaste. La forma principal en la naturaleza es el cuarzo. Es de bajo costo. Se utiliza en aislamiento térmico, refractarios, abrasivos y fibras ópticas.

Carburo de Silicio (SiC)

Gran resistencia a la oxidación, incluso a altas temperaturas. Se utiliza como recubrimiento de protección para altas temperaturas y como abrasivo.

Caolinita (Al₂Si₂O₅(OH)₄)

Es frágil, flexible pero inelástica, blanda y con una alta estabilidad térmica. Se utiliza en recubrimientos, rellenos, mascarillas faciales y polvos.