RESUMO CERÃMICOS

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CERÁMICOS
Los cerámicos son compuestos de elementos metálicos y no metálicos. El término cerámicos se refiere tanto al material como al producto de cerámico. Debido al extenso número de posibles combinaciones de elementos, existe una gran variedad de cerámicos para una amplia gama de aplicaciones para consumidores e industriales. Durante mucho tiempo se han utilizado cerámicos en bujías para autos, como aislante eléctrico y por su resistencia a altas temperaturas. Cada vez son más importantes en materiales de herramentales y matrices, motores térmicos y componentes automotores (como revestimientos de escapes, pistones revestidos y revestimientos de cilindros).
Los cerámicos se pueden dividir en dos categorías generales:
Cerámicos tradicionales: objetos de cerámica blanca, losetas, ladrillos, tubos de drenaje, utensilios de cocina y discos abrasivos.
Cerámicos industriales: componentes de turbinas, automotores y aeroespaciales, intercambiadores de calor, semiconductores, sellos, prótesis y herramientas de corte.
La estructura de los cristales de cerámico (que contienen varios átomos de diferentes dimensiones) es una de las más complejas de todas las estructuras de materiales. Por lo general, el enlace entre estos átomos es covalente (al compartir electrones, los enlaces son fuertes) o iónico (enlace primario entre iones cargados en forma opuesta, por lo que los enlaces son fuertes). Estos enlaces son mucho más fuertes que los metálicos. Por consiguiente, propiedades como la dureza y la resistencia térmica y eléctrica son sustancialmente más altas en los cerámicos que en los metales. 
Los cerámicos están disponibles en forma monocristalina o policristalina. 
El tamaño de grano tiene una influencia principal en la resistencia y las propiedades de los cerámicos; cuanto más fino sea el tamaño del grano (de ahí el término cerámicos finos), más altas serán la resistencia y la tenacidad.
Enlace iónico = Enlaces más fuertes que lo enlaces metálicos
Estructuras cristalinas complejas (formadas por átomos de diferentes tamaños y cargas).
CARACTERISTICAS DE LOS CERÁMICOS = alta dureza; frágiles; sin ductilidad; aislantes térmicos y eléctricos; estabilidad química; elevada temperatura de fusión.
MATERIAS PRIMAS
Entre las materias primas más antiguas utilizadas para hacer cerámicos está la arcilla, que tiene una estructura similar a una hoja de grano fino. 
Caolinita = es una arcilla blanca que está constituida por silicato de aluminio, con etapas alternas enlazadas débilmente por iones de silicio y aluminio. Cuando se agrega agua a la caolinita, el líquido se adhiere a las capas (adsorción), lo que ocasiona que éstas sean resbalosas y da a la arcilla húmeda sus reconocidas propiedades de suavidad y plasticidad (hidroplasticidad) que la hacen moldeable. 
Otras materias primas de cerámicos que se encuentran en la naturaleza son el pedernal (roca compuesta por sílice de grano muy fino, SiO2) y el feldespato (un grupo de minerales cristalinos que constan de silicatos de aluminio más potasio, calcio o sodio). 
La porcelana es un cerámico blanco compuesto por caolín, cuarzo y feldespato; se usa en aparatos eléctricos y utensilios para baño. En su estado natural, estas materias primas por lo general contienen impurezas de varios tipos, que deben eliminarse antes de procesar los materiales en productos útiles con rendimiento confiable.
Las materias primas son arcillas y materiales arenosos de bajo costo; los materiales se someten a presión y moldeo en fase húmeda y luego se los somete a un proceso de cocción a temperaturas relativamente bajas. 
Vasijas de barro = materiales porosos, los más antiguos (arcilla + sílice + feldespatos)
Vasijas glaseadas = tratamiento superficial con alúmina y sílice + impermeables
Cerámicas de gres = mayor control de componentes y mayor temperatura de cocción; menor porosidad luego mayor calidad.
Porcelana = temperatura mayores luego superficie traslúcida y más cristalina; material vítreo, denso y duro. (arcilla + sílice + feldespatos). 
CERÁMICOS A BASE DE ÓXIDO
Existen dos tipos principales de cerámicos a base de óxido: alúmina y zirconia
Alúmina = También conocida como corindón o esmeril, la alúmina (óxido de aluminio, Al2O3) es el cerámico a base de óxido más utilizado, ya sea en su forma pura o como materia prima que se mezcla con otros óxidos. Tiene una alta dureza y resistencia moderada. Aunque la alúmina existe en estado natural, posee cantidades desconocidas de impurezas y propiedades no uniformes; por lo tanto, su comportamiento es poco confiable. 
En la actualidad, el óxido de aluminio, el carburo de silicio y muchos otros cerámicos se manufacturan de manera casi sintética, así que su calidad puede controlarse. 
Producido por primera vez en 1893, el óxido de aluminio sintético se obtiene mediante la fusión de la bauxita (un mineral de óxido de aluminio, que es la fuente principal del aluminio), limaduras de hierro y coque en hornos eléctricos. El producto enfriado se tritura y clasifica por tamaño, pasando las partículas a través de tamices estándares. Las piezas hechas de óxido de aluminio se comprimen en frío y se sinterizan (cerámicas blancas). Sus propiedades mejoran mediante adiciones menores de otros cerámicos, como el óxido de titanio y el carburo de titanio. 
A las estructuras con alúmina y otros óxidos se les llama mullita y espinela; se utilizan como materiales refractarios en aplicaciones a altas temperaturas. Las propiedades mecánicas y físicas de la alúmina son apropiadas, sobre todo en aislamientos eléctrico y térmico y en herramienta de corte y abrasivos.
 Zirconia = La zirconia (óxido de zirconio, ZrO2, de color blanco) presenta buena tenacidad, buena resistencia al impacto térmico, al desgaste y a la corrosión; baja conductividad térmica y un coeficiente de fricción bajo. 
La zirconia parcialmente estabilizada ofrece alta resistencia y tenacidad y mejor confiabilidad en su rendimiento que la zirconia. Se obtiene dopando zirconia con óxidos de calcio, itrio o magnesio. Este proceso forma un material con partículas finas de zirconia tetragonal en una red cúbica. Se aplica por lo común en matrices para la extrusión en caliente de metales y en perlas de zirconia utilizadas como medios de rectificado y dispersión para revestimientos aeroespaciales, pintura base o ‘’primers’’ y películas superficiales en automóviles, y para impresiones satinadas en los empaques flexibles de alimentos. 
Características importantes = 
Su coeficiente de dilatación térmica, conductividad térmica, apropiada para componentes de motores térmicos, como revestimiento de cilindros y bujías de válvulas, a fin de ayudar a mantener intacto el ensamblaje del motor de hierro fundido. 
La zirconia de tenacidad por transformación presenta una mayor tenacidad debido a las fases tenaces dispersas en la matriz de cerámica. 
TIPOS Y CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS CERÁMICOS
CERÁMICOS A BASE DE ÓXIDO =
Alúmina = Alta dureza y resistencia moderada; el cerámico más utilizado; herramientas de corte; abrasivos; aislamiento eléctrico y térmico.
Zirconia = Alta resistencia y tenacidad; dilatación térmica aproximada a la del hierro fundido; apropiada para aplicaciones de alta temperatura.
CARBUROS
Carburo de silicio = Resistencia a altas temperaturas y resistencia al desgaste; utilizado para motores térmicos y como abrasivo.
Carburo de tungsteno = La dureza, resistencia y resistencia al desgaste dependen del contenido del aglutinante de cobalto; utilizado comúnmente para matrices y herramientas de corte.
NITRUROS
Nitruros de silicio = Alta resistencia a la termofluencia e impacto térmico; utilizado en aplicaciones de alta temperatura.
Nitruros de boro = Segunda sustancia más dura conocida, después del diamante; utilizada como abrasivo y herramienta de corte.
Nitruro de titanio = De color dorado; utilizado como recubrimiento debido a sus características de baja fricción. 
METÁLICOS VS. CERÁMICOS 
Metales = mar de electrones que giran por el espacio entre los cationes; tiene valores medios de energía de ligadurade los enlaces metálicos; permiten el deslizamiento y deformación plástica. 
Cerámicos = electrones son compartidos por los elementos formando enlaces localizados; valores altos de energía de ligadura de los enlaces covalentes/iónicos; fallan por fractura quebradiza. 
CARBUROS
Los carburos típicos están hechos de tungsteno y titanio (utilizados como herramientas de cortes y materiales para matrices) y de silicio (usados como abrasivos, especialmente en piedras de esmerilado).
CARBURO DE TUNGSTENO (WC) = consiste en partículas de carburo de tungsteno, con cobalto como aglutinante. La cantidad de aglutinante tiene gran influencia en las propiedades del material; la tenacidad aumenta con el cobalto, pero disminuyen la dureza, resistencia y resistencia al desgaste. 
Es un compuesto cerámico de gran dureza. Característica por la cual es una de los materiales más utilizados en la fabricación de máquinas, herramientas y productos utilizados en la fabricación y el trabajo del acero. 
El carburo de tungsteno, titanio y tantalio se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste en herramientas de corte y otras aplicaciones que requieren esta propiedad.
*Carburo de titanio tiene níquel y molibdeno como aglutinantes y no presenta tanta tenacidad como el carburo de tungsteno. 
CARBURO DE SILICIO (SiC) = presenta una buena resistencia al desgaste, al impacto térmico y a la corrosión. Tiene un bajo coeficiente de fricción y es resistente a temperaturas elevadas. Por lo tanto, es apropiado para componentes de alta temperatura en motores térmicos y como abrasivo. El silicio sintético se produjo por primera vez en 1891 y está hecho de arena de sílice, coque y pequeñas cantidades de cloruro de sodio y aserrín. 
Se usa como abrasivo, resistencia para calentamiento, aditivos para fabricación de aceros.
CARBURO DE CROMO = es apropiado para usos que requieren estabilidad química y resistencia a la oxidación. 
NITRUROS
La principal característica de este grupo de materiales es su dureza (también son frágiles), elevada temperatura de fusión (aunque menor que los carburos), generalmente son aislantes eléctricos (no es el caso del nitruro de titanio).
NITRURO DE SILÍCIO (Si3N4) = presenta alta resistencia a la termofluencia a temperaturas elevadas, baja dilatación térmica y alta conductividad térmica. Por consiguiente, resiste el impacto térmico. Es apropiado para aplicaciones estructurales de alta temperatura, como los componentes de motores automovilísticos y turbinas de gas, rodillos seguidores de levas, rodamientos, boquillas de chorro de arena y componentes para la industria del papel. 
NITRURO DE BORO (BN) = es la segunda sustancia más dura conocida (después del diamante) y se aplica en herramientas de corte y como abrasivo en discos de esmerilado. Las estructuras más importantes son la hexagonal y la cúbica. El nitruro de boro cúbico posee gran dureza y se denomina borazón. 
NITRURO DE TITANIO (TiN) = se utiliza ampliamente como recubrimiento en herramientas de corte; mejora la vida de la herramienta debido a sus características de baja fricción. 
Tiene propiedades similares a los otros nitruros excepto que es buen conductor de la corriente. Posee elevada dureza, buena resistencia al desgaste y bajo coeficiente de fricción con los metales. Estas propiedades lo hacen útil para recubrir herramientas de corte. 
ÓXIDOS CERÁMICOS
Alúmina producida sintética con un método de horno eléctrico logrando adecuado control de tamaño de partícula e impurezas.
Propiedades = mejoras en la resistencia e inflexibilidad, buena dureza en caliente, baja conductividad térmica, alta resistencia a la corrosión. 
REFRACTARIOS
Estos materiales generalmente vienen en forma de ladrillos. Se utilizan mucho en la industria a modo de recubrimiento en hornos y como materiales de aislación térmica.
Las propiedades de los materiales refractarios son su resistencia a elevadas temperaturas, aislamiento térmico y resistencia a la reacción química. 
Las principales materias primas son: alúmina, sílice, óxido de magnesio, óxido de calcio.
ABRASIVOS 
El abrasivo es una herramienta de trabajo que se utiliza para pulir, amolar, desbastar y acabar. Esta herramienta de trabajo, o sustancia, en algunos casos, que se usa en diferentes industrias tiene como meta actuar sobre otros materiales.
La alúmina y el carburo de silicio son los cerámicos tradicionales que se utilizan para abrasivos tales como ruedas esmeriles y papel de lija. Se utilizan en la industria para remoción de materiales. 
CARACTERÍSTICAS GERALES DE LOS CERÁMICOS
En comparación con los metales, los cerámicos tienen las siguientes características:
Fragilidad; alta resistencia y dureza a temperaturas elevadas; alto módulo elástico; baja tenacidad, densidad, dilatación térmica y baja conductividad térmica y eléctrica. 
Sin embargo, debido a la amplia variedad de composiciones de materiales y tamaños de grano, las propiedades mecánicas y físicas de los cerámicos varían de manera significativa. Por ejemplo, su conductividad eléctrica puede modificarse de pobre a buena; este cambio es el principio detrás de los semiconductores.
Debido a su sensibilidad a imperfecciones, defectos y grietas superficiales o internas; la presencia de diferentes tipos y niveles de impurezas; y los distintos métodos de manufactura, los cerámicos pueden tener una amplia gama de propiedades.