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MATERIALES CERAMICOS 1

MATERIALES INDUSTRIALES II

Capitulo 3

MATERIALES CERAMICOS

PRIMERA PARTE

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Compuestos inorgánicos formados por uniones iónicas o covalentes entre

metales y no metales

MATERIALES CERÁMICOS - CLASIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN

VIDRIOS CEMENTOS

CERÁMICOS AVANZADOS ABRASIVOS

PRODUCTOS DE ARCILLA

REFRACTARIOS

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MATERIALES CERAMICOS 3

PROPIEDADES – COMPARACIÓN CON METALES

• Dureza => Alta

• Ductilidad => Baja, son frágiles

• Tenacidad => Baja

• Resist. ataque químico => Alta

• Resist. choque térmico => Baja

• Temperatura de fusión => Alta

• Aislación térmica/eléctrica => Buena

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MATERIALES CERAMICOS 4

PROPIEDADES: PUNTO DE FUSIÓN

Compuesto cerámico Formula Temp. de fusión (°C)

Carburo de Titanio TiC 3.120

Carburo de Wolframio WC 2.850

Oxido de Magnesio (Periclase ) MgO 2.800

Dióxido de Zirconio (Circona) ZrO2 2.756

Carburo de Silicio SiC 2.500

Oxido de Aluminio (Corindón) Al2O3 2.050

Dióxido de Silicio (Cuarzo) SiO2 1.715

Nitruro de Silicio Si2N4 1.700

Dióxido de Titanio TiO2 1.605

Punto de fusión del Acero ≈ 1400°C

Los cerámicos se usan para aplicaciones con exigencia térmica importante

donde el acero no es aplicable. Ej: LADRILLOS REFRACTARIOS

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PROPIEDADES: DUREZA

Los cerámicos duros pueden utilizarse para cortar, afilar

y/o pulir mariales menos duros => ABRASIVOS

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ABRASIVOS - ESMERILADO

Ventajas:

• Alta velocidad de corte

• Autoafilado

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MATERIALES CERAMICOS 7

ABRASIVOS – RUEDA DE ESMERIL

• GRANOS ABRASIVOS => alta dureza , resistencia al desgaste y fragilidad

-Óxido de Aluminio (Al2O3): acero y aleaciones de alta resistencia

-Carburo de Silicio (SiC): aluminio, latón, acero inoxidable, fundiciones de hierro

-Nitruro de Boro Cúbico (CBN): acero para herramientas y aleaciones aeroespaciales

-Diamante: abrasivos duros como carburos cementados y vidrios.

• AGLUTINANTES => resistencia a la temperatura y al impacto

-Vitrificados: uso común

-Hule: ruedas de corte

-Resinas: esmeril de desbaste

-Metálicos: para CBN y diamante

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ABRASIVOS – NOMENCLATURA (ANSI)

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Tamaño Medida en

0,001 mm Aplicación

8 / 10 / 12 /14

Muy grueso 2400 a 1400 Desbastes gruesos

16 /20 /24 /30

Grueso 1200 a 600 rebabado

36/46/54/60

Mediano 500 a 250

Amolado superficial

y rectificado

80/100/120/150

Fino 175 a 105 Pulido , rectificado

180 a 280

Muy fino 80 a 35

Amolado fino ,

pulido ,

rectificado

precisión

320 a 600

Extra fino 30 a 9 Bruñido y lapidado

ABRASIVOS – CARACTERÍSTICAS DE LA RUEDA

• TAMAÑO DE GRANO: se define

por el tamaño medio de las

partículas. Determina el acabado

superficial.

• GRADO: resistencia del

aglutinante para retener granos

de abrasivo. Depende de la

cantidad de aglutinante presente.

• ESTRUCTURA: relación entre la

cantidad de poros y la cantidad

de granos de abrasivo.

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ABRASIVOS – CONFIGURACIONES

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PROPIEDADES TÉRMICAS: DILATACIÓN LINEAL

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PROPIEDADES TÉRMICAS: DILATACIÓN LINEAL

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Conductividad térmica depende de la microestructura y mide la tasa a la cual el

Calor es transmitido través de un material

q : flujo de calor por unidad de área y de tiempo

k: conductividad térmica

El mecanismo de conducción de calor en sólidos se debe a vibraciones atómicas

(fonones) más el movimiento de electrones libres .

Fonones y electrones viajan desde la zona de mayor a la de menor temperatura

En los METALES hay muchos electrones libres y son muy buenos conductores

En los CERAMICOS no hay electrones libres y los fonones no son efectivos por

dispersión en la red

PROPIEDADES TÉRMICAS: CONDUCTIVIDAD

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La dispersión de las

vibraciones en la red se

hace mas pronunciada al

aumentar la temperatura,

disminuyéndose la

conductividad

La conductividad aumenta a

temperaturas mas altas

debido a que el calor se

transfiere por radiación

PROPIEDADES TÉRMICAS: CONDUCTIVIDAD

EN CERAMICOS

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PROPIEDADES TÉRMICAS: CONDUCTIVIDAD

CERAMICOS vs. METALES

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Los esfuerzos térmicos se deben a cambios de temperatura en un cuerpo

En una barra con sus extremos fijos los esfuerzos resultantes de

la dilatación y contracción térmicas restringidas:

σ = E.αl( T0 – Tf )= E.αl ΔT E: Modulo de elasticidad.

α: Coeficiente deformación lineal.

En materiales dúctiles (metálicos) puede haber deformación plástica

En materiales frágiles se puede producir la fractura

Podemos definir aproximadamente:

Resistencia al Choque Térmico a TSR = σf.k

E.α La resistencia al choque térmico se puede aumentar disminuyendo α

Por ej. Vidrio soda – cal mediante el agregado de B ( borosilicato )

ESFUERZOS TÉRMICOS

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Cuando los cambios dimensionales producidos por la temperatura no son

uniformes se producen tensiones térmicas dentro del material producen fisuras

y descascaramiento conocido como “spalling”

Los cambios dimensionales no uniformes se pueden originar por:

Cambios de fase

Coef. de expansión térmica diferentes

Anisotropía de los coeficientes de expansión térmica

Altos gradientes de temperatura dentro de una pieza

SRI = k x σ

α.E.C.ρ

k: coef. de conductividad térmica

σ: resistencia tracción

α : coef. De dilatación lineal

C: Calor especifico

ρ : densidad

ESFUERZOS TÉRMICOS

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MATERIALES CERAMICOS 18

Una barra de latón debe usarse en una aplicación que requiere que sus

extremos se mantengan fijos. Si la barra esta libre de tensiones a Temp.

ambiente 20°C ¿Cuál es la máxima Temp. a la cual la barra puede ser ca-

lentada sin exceder una tensión de compresión de 172 MPa

Suponga modulo de elasticidad 105 MPa para el latón

ESFUERZOS TÉRMICOS - EJERCICIO

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La deformación de los cerámicos a altas temperaturas se puede

Incrementar debido al movimiento de los átomos

Se consideraran tres efectos:

1. Comportamiento anelástico :

Alta disminución del modulo de elasticidad E debido al aumento de

la temperatura.

2. Creep :

Deformación a alta temperatura con carga constante

3. Fluencia viscosa

Se verifica en los materiales amorfos caso típico del vidrio

DEFORMACIÓN A ALTA TEMPERATURA

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Por Griffith recordamos que la fractura puede ser una consecuencia de

la concentración de tensiones en el extremo de una fisura.

Las macroestructuras cerámicas poseen puntos de concentración de

tensiones tales como poros, bordes de grano, o micro fallas

La resistencia a la tracción en un material frágil esta determinada por la

probabilidad de que se encuentre un defecto que produzca una

concentración de tensiones superior a la tensión normal critica de

fractura.

Hay mas concentraciones fuertes en los sólidos con cristales grandes

que en los compuestos por finos ( hilos , fibras )

CONCENTRACIÓN DE TENSIONES – RESISTENCIA

ESTADÍSTICA

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MATERIALES CERAMICOS 21

Los cerámicos son muy frágiles y susceptibles de fractura catastrófica

Muy baja “Tenacidad a la fractura”

1. Diferentes mecanismos para otorgar tenacidad

2. Resultados alcanzados en el aumento de la tenacidad

3. Aplicaciones practicas

TENACIDAD

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MATERIALES CERAMICOS 22

En un cerámico existen granos, poros , inclusiones , rajaduras y grietas superficiales

Si la muestra se carga con tensión uniforme la fractura se iniciará

en el defecto mas grande

Asumimos que comenzando por una carga nula , la incrementamos hasta alcanzar la

tensión critica para el defecto mayor

Por debajo de la tensión critica estamos almacenando energía elástica dentro del material

y al llegar a la tensión critica la falla se iniciara en el defecto critico

La energía almacenada esta disponible para concentrarse en la punta de esta nueva grieta

y hacerla avanzar a través del cerámico. Un cerámico típico no posee ningún

mecanismo para prevenir esto y se produce una fractura catastrófica frágil

PROPAGACIÓN DE FRACTURA EN CERÁMICOS

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MATERIALES CERAMICOS 23

A- Transferencia del módulo de elasticidad

B- Pretensado

C-Desviación o impedimento del avance de la falla

D- Puenteado de grieta o “ bridging”

E- Pullout

F- Protección de la grieta o “Crack Shielding”

MECANISMOS PARA OTORGAR TENACIDAD

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MATERIALES CERAMICOS 24

Fibras de alto modulo dentro de una matriz de bajo modulo, con lo que el

esfuerzo aplicado al material es transferido desde la matriz a las fibras

Factores que controlan el grado de tenacidad conseguido por

transferencia del módulo:

Diferencia entre E fibras vs. Ematriz . Se prefieren usar fibras que tengan

por lo menos el doble del modulo de elasticidad de la matriz

Resistencia de las fibras. Esta determinada por la resistencia cohesiva

de la unión atómica y el tamaño de los defectos micro estructurales

% Volumen de las fibras vs. % Volumen de la matriz

Largo de las fibras . Algunos estudios indican que la relación

largo/diámetro debe ser superior a 8:1

Unión interfacial fibra-matriz La transferencia del modulo requiere una

Nivel razonable de adhesión entre fibras y matriz

A) TRANSFERENCIA DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 25

Dejar una tensión residual de compresión. Con esto se logra que la fractura

solo pueda iniciarse cuando la tensión iguale a la de PRE-compresión

Por fibras – 1°. se tensionan las fibras a tracción 2° se rodean las fibras con la matriz

y 3° se retira la tensión de las fibras

Por tensión térmica . Por ej. Temple del vidrio

Intercambio iónico. Por ej. Temple químico del vidrio. El material se expone a temp.

junto con iones más grandes que algunos reemplazan a los mas pequeños Cuando se

enfría los grandes comprimen la superficie del mismo

Superposición de capas de distintos coeficientes expansión térmica. Se trata del

apilamiento de laminas de distinto coeficiente y quedan con un alto esfuerzo residual

B) PRETENSADO

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MATERIALES CERAMICOS 26

Estructuras cristalinas en vez de amorfas

Control de fases en límites de granos

Estructuras de granos fibrosos o elongados

Dispersión de partículas extrañas y fibras , adición de una segunda fase

Δ Tenacidad = f ( % en V partículas , Forma de partículas )

Esféricas : Doble -------- Disco : Triple ------ Varillas : cuádruple

Cuanto mayor es el recorrido mayor es la Energía de Fractura requerida

C) DESVIACIÓN O IMPEDIMENTO DEL AVANCE DE LA

FALLA

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MATERIALES CERAMICOS 27

Puenteado de grieta o “bridging”

Puentes de fibras transversales al avance de la grieta detienen o frenan su

propagación

El puenteado puede ocurrir si se encuentra una fase dúctil que se deforma

más que la fase adyacente.

Pullout

Una partícula , fibra o grano se despega

de la microestructura adyacente y la fisura “tira”

de ella para despegarla , con lo cual consume energía .

Generalmente acompaña al bridging

D/E) PUENTE DE GRIETA (BRIDGING) - PULLOUT

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 28

Pull-out

Matrix crack

Fibras de

refuerzo

Fiber gridging

Debonding

D/E) PUENTE DE GRIETA (BRIDGING) - PULLOUT

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 29

Micro fracturas , que reduce el modulo elástico y reparte

el esfuerzo aplicada en varias grietas

Una fase dúctil que permite deformación elástica

en la punta de la grieta

El ZrO2 se transforma desde una fase Tetragonal a un cristal monoclínico

a los 1150°C. Si desde esta temp. se enfría bruscamente se puede

obtener a temp. ambiente la fase tetragonal precipitada dentro de una

matriz cúbica de ZrO2

Cuando una grieta trata de propagarse en este material los pequeños granos

de la fase tetragonal se expanden a monoclínico cerrando la grieta

por aumento de volumen

F) PROTECCIÓN DE GRIETA (CRACK SHIELDING)

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MATERIALES CERAMICOS 30

MATERIALES INDUSTRIALES II

Capitulo 3

MATERIALES CERAMICOS

SEGUNDA PARTE

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MATERIALES CERAMICOS 31

MATERIALES INDUSTRIALES II

Capitulo 3

MATERIALES CERAMICOS

SEGUNDA PARTE

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 32

Los cerámicos tenaces combinan las características y ventajas de la cerámica

tradicional con la capacidad de soportar una tensión importante

CERÁMICOS TENACES

Los cerámicos tenaces combinan resistencia mecánica con:

Resistencia a altas temperaturas

Alta dureza y resistencia al desgaste

Resistencia a la corrosión

Resistencia al choque térmico

Resistencia a la abrasión

Las composiciones, el procesado, y microestructura se deben controlar cuidadosamente

para proporcionar los niveles requeridos del funcionamiento

=> la cerámica estructural avanzada es más costosa que cerámica tradicional

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 33

CERÁMICOS TENACES

La cerámica avanzada se desarrolla hoy en base a:

1.Carburo de Si ( Si C )

2.Nitruro de Si ( Si 2 N4 )

3.Zirconia ( Zr O2 )

4.Carburo de Wolframio ( WC )

5.Otros como: TiB2 (diborato de Ti) , AlN ( nitruro de Al )

y SiAlON ( oxinitrato de aluminio de silicio)

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 34

CERÁMICOS TENACES Los compuestos de matriz cerámica también están aumentando sus aplicaciones como

cerámica estructural avanzada

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 35

La Zirconia posee la mayor

resistencia a bajas temp.

El Nitruro de Si mantiene

sus características hasta 1200°

El Carburo de Si es algo menos

resistente que el Nitruro pero

mantiene sus propiedades a

temp. más altas (1500°C)

CERÁMICOS TENACES

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 36

CONFORMACIÓN DE POLVOS 1) PROCESADO DE POLVOS: se aditivan los polvos cerámicos (materias primas) con

fluidificantes, plastificantes y/o ligantes y luego se muele la mezcla

2) CONFORMADO: se puede hacer por prensado (uniaxial o isostático), slip casting o

procesos plásticos (extrusión o inyección).

3) COCIDO: se somete la pieza “verde” a calentamiento para eliminar aditivos.

4) DENSIFICACIÓN: se logra un material mas denso (menos porosidad) mediante la

aplicación de presión y calor

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 37

PROCESOS DE CONFORMACIÓN -

PRENSADO ISOSTÁTICO

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 38

Formas cristalinas polimórficas

• α-SiC hexagonal y

romboédrica

La forma α-SiC es mas estable

a 2000°C

• β-SiC cúbica

La forma β-SiC es la forma más

común para bajas temperaturas

CARBURO DE SILICIO

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 39

CARBURO DE SILICIO

PROPIEDADES:

• Baja expansión térmica

• Alta dureza

• Buena resistencia a la abrasión a baja tempratura

• Resistencia a la oxidación a temperaturas moderadas

• Más alta conductividad térmica que otros cerámicos

• Menor resistencia a la fractura

• Mantenimiento de Resistencia Elástica a alta Temperatura (hasta 1650°C)

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 40

Modo de densificación del material

Propiedad Enlazado por

reacción

Alfa

sinterizado

Beta

sinterizado

por presión

en caliente

(Al2O3)

Sinterizado

(Y2O3)

Densidad, kg/m3 3.1 3.1 3.0 3.3 3.2

Dureza, kg/mm2 1620 2800 2400

Resistencia a la torsión,

MPa a 25ºC

245 460 490 702 917

Módulo de Young, GPa 383 410 372 446

Índice de Poisson, GPa 0.24 0.14 0.16 0.17

Coeficiente de

expansión térmica, x10-

6/ºC

4.8 4.02 4.4 4.6

Coeficiente de

conductividad

térmica,W/(mK) a 25ºC

135 126 71 80

CARBURO DE SILICIO -

CARACTERISTICAS

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MATERIALES CERAMICOS 41

CARBURO DE SILICIO PRODUCCIÓN DEL POLVO:

a) Por proceso Acheson => reducción de la

arena de sílice en base de coque eléctricamente

calentado

• Alta temperatura (2400°C)

• Se obtiene α – SiC

• Se debe limpiar químicamente de impurezas

b) Reacción en fase gaseosa => entre hidruro de

silicio y metano

• Mas baja temperatura (1500-1600°C)

• Se obtiene β – SiC

• Se obtiene con la pureza deseada

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 42

CARBURO DE SILICIO – ENLAZADO

POR REACCIÓN

CONFORMADO DE LA PIEZA:

• Se conforma una preforma con el polvo de SiC mediante los procesos antes

descriptos

• Se infiltra la preforma con Silicio en contacto directo a T°=1500°C o usando

vapor de Silicio. El Silicio reacciona con la preforma creando puentes entre

cristales de SiC

DENSIFICACIÓN:

• El exceso de Silicio restante llena el espacio de porosidad residual

CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO:

• Completamente denso

• Integridad estructural hasta 1370°C

• Preforma con cambio dimensional <1% =>tolerancias ajustadas

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FIUBA - MATERIALES INDUSTRIALES II

MATERIALES CERAMICOS 43

Fabricación :

Sinterizado enlazado por

reacción , fase líquida

Sinterizado estado sólido

Observación: el enlazado

por reacción se utiliza por

su facilidad, no por dar un

producto con

características mecánicas

superiores

CARBURO DE SILICIO- TENSIÓN vs. T°

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MATERIALES CERAMICOS 44

Comportamiento a la rotura en aire a

1200°C , para

diferentes métodos

de fabricación

CARBURO DE SILICIO - FATIGA

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MATERIALES CERAMICOS 45

CARBURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 46

CARBURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 47

CARBURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 48

Se presenta en dos formas cristalinas hexagonales la fase β (para alta temp. ) y α

NITRURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 49

NITRURO DE SILICIO

PROPIEDADES:

• Alta resistencia mecánica a temperatura ambiente y elevada

• Resistencia al desgaste y oxidación a temperaturas elevadas

• Excelente resistencia a la abrasión

• Alta resistencia al choque térmico

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MATERIALES CERAMICOS 50

Modo de densificación del material

Propiedad Enlazado

por reacción

Sinterizado Prensado

en caliente

prensado

isostático

Densidad, kg/m3 2.5 3.26 3.23 3.2

Modulo de elasticidad,

GPa

180 300 310 310

Dureza, kg/mm2 1350 1370 1620 1800

Resistencia a la

torsión, MPa a

temperatura ambiente

340 700 900 700

1000ºC 600 610

1200ºC 480 570

1370ºC 210 580 310

Resistencia a la

fractura MPa√m

3-4 4.6 4.7-5.5 4.9

Coeficiente de

expansión térmica, x10-

6/ºC

3 3.9 3.9 3.5

Coeficiente de

conductividad

térmica,W/(mK) a 25ºC

12 32 38 32

NITRURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 51

PRODUCCIÓN DEL POLVO:

a) Nitración de Silicio => el silicio se calienta en atmósfera de nitrógeno

con hierro como catalizador

• Alta temperatura (1100-1450 °C)

• La pureza depende de la pureza de la materia prima y de la cantidad

de catalizador utilizada

b) Reacción de tetracloruro de Silicio con NH3 líquido

• Baja temperatura (1500-1600°C)

• Elevada pureza

NITRURO DE SILICIO

OBSERVACIÓN: las impurezas metálicas y álcalis son negativas por su

bajo punto de fusión . Los polvos puros posen impurezas < 100 ppm

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MATERIALES CERAMICOS 52

PRODUCCIÓN DE POLVOS:

• El Si3N4 es un compuesto covalente con bajo coeficiente de difusión => deben

utilizarse aditivos para la sinterizarían para alcanzar la densificación completa

Se usan óxido como Al 2 O3 , Y 2 O3 , Zr 2 O2 , Mg O

DESVENTAJA: LIMITAN LA RESISTENCIA A ALTA TEMPERATURA => SE AJUSTA LA

PROPORCIÓN

• Los cristales de α Si 3 N4 son aprox el 90% del material en polvo , se

disuelven en la fase líquida formada por la reacción de los aditivos y re

precipitan como β Si 3 N4. Luego se muelen los polvos con elementos

moledores de Si3N4 o diamante => encarece el proceso • El aditivo dependerá de la aplicación del cerámico :

Hasta 1000°C se usan magnesia o magnesia / alúmina

Hasta 1200°C oxido de itrio-alúmina

Hasta 1400°C oxido de itrio solamente

NITRURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 53

NITRURO DE SILICIO CONFORMADO DE LA PIEZA:

FORMAS SIMPLES:

• Opción 1: prensado isostático en seco o en frío + densificación.

La densificación se realiza por sinterización (1700-2000°C) (y sobrepresión

de atmosfera de nitrógeno) o prensado isostático en caliente (HIP)

• Opción 2: prensado en caliente. Conformado y densificación en un solo

paso.

FORMAS COMPLEJAS (desventaja: importantes tiempos de fabricación)

• Opción 1: inyección

• Opción 2: slip casting

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MATERIALES CERAMICOS 54

NITRURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 55

NITRURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 56

NITRURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 57

NITRURO DE SILICIO

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MATERIALES CERAMICOS 58

Se presenta en tres formas cristalinas monoclínica ,estable hasta 1170ºC y se

transforma en tetragonal hasta los 2370ºC y luego en cúbica a partir de los 2680ºC

En el enfriamiento de tetragonal a monoclínica el volumen aumenta entre 3 y 5%.

ZIRCONIA

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MATERIALES CERAMICOS 59

ZIRCONIA

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MATERIALES CERAMICOS 60

ZIRCONIA

PROPIEDADES:

• Excelente dureza y resistencia a baja y media temperatura (la mas alta en

cerámicos avanzados)

• Limitada a temperaturas de hasta 800-1000°C pues disminuye el efecto de

endurecimiento y aumenta la abrasión

• Alta resistencia a la fractura

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MATERIALES CERAMICOS 61

Propiedad PSZ TZP ZTA

Densidad, kg/m3 5.7 6.0 4.2

Dureza, kg/mm2 1000 1300 1600

Resistencia a la torsión, MPa a

temperatura ambiente

300-700 1000-2500 400-900

Resistencia a la fractura MPa√m 4-8 5-15 5-10

Modulo de elasticidad, GPa 200 200 340

Coeficiente de expansión térmica,

x10-6/ºC

9-10 10-11 8-9

Coeficiente de conductividad

térmica,W/(mK) a 25ºC

2.0-2.5 2.7 7-10

Temperatura máxima de servicio,

ºC

950 500 1700

ZIRCONIA

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MATERIALES CERAMICOS 62

FABRICACIÓN DE POLVOS:

Fabricación a partir de polvos con aditivos para la sinterización tales como

Y 2 O3 , Ca O , Mg O para las PSZ. Se deben distribuir homogéneamente.

Para las TZP ( tetragonal policristalina) se aditivan con Itrio o Cerio. La TZP

posee excepcionales valores de resistencia a la fractura y alta dureza

ZIRCONIA

CONFORMACIÓN DE PIEZAS:

• Prensado en seco

• Slip casting

• Moldeado por inyección

DENSIFICACIÓN:

• Sinterización

• Prensado en caliente

• HIP

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MATERIALES CERAMICOS 63

ZIRCONIA PARCIALMENTE ESTABILIZADA PRECIPITACIÓN Y ENVEJECIDO DE LA ZIRCONIA

El cambio de tetragonal a monoclínica ocurre con aumento de volumen (3-5%)

Se puede endurecer por transformación . Las partículas se expanden contra la matriz

por lo cual incrementa la tensión de compresión en la superficie de la grieta. Mediante

estos aditivos mantienen la forma cúbica y la tetragonal a temp. ambiente

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MATERIALES CERAMICOS 64

ZIRCONIA PARCIALMENTE ESTABILIZADA Primero se realiza la sinterización en la zona del diagrama donde se obtiene

zirconia cúbica y luego un tratamiento térmico de envejecido en la región bifásica

para nuclear precipitados tetragonales en la fase cúbica

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MATERIALES CERAMICOS 65

En la región de una grieta al propagarse la tensión las partículas

tetragonales se transforman en monoclínica estable, el aumento de

volumen comprime la región y retarda la propagación de la grieta

ZIRCONIA PARCIALMENTE ESTABILIZADA

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MATERIALES CERAMICOS 66

ZIRCONIA

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MATERIALES CERAMICOS 67

ZIRCONIA

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MATERIALES CERAMICOS 68

CARBURO DE WOLFRAMIO

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MATERIALES CERAMICOS 69

CARBURO DE WOLFRAMIO

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MATERIALES CERAMICOS 70

CARBURO DE WOLFRAMIO

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MATERIALES CERAMICOS 71

CARBURO DE WOLFRAMIO