Introducción a la Química de los materiales cerámicos

¿Qué se entiende por material cerámico?

Una definición amplia de materiales cerámicos diría que son solidos inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico. Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no oxidables Pueden utilizarse en ambientes con temperatura alta, corrosivos y tribológicos. En dichos ambientes muchas cerámicas exhiben buenas propiedades electromagnéticas, ópticas y mecánicas. Una característica fundamental del termino material incluye que puedan fabricarse en formas con dimensiones determinadas.

Constitución de los materiales cerámicos

-Están formados por una combinación de fases cristalinas y/o vítreas

- Se pueden presentar en función de la aplicación como sólido denso, polvo fino, pelicula, fibra, etc.

- Los hay constituidos por una fase cristalina o una fase vítrea, denominandose monofásicos

- Los constituidos por muchos cristales de la misma fase cristalina se denominan policristalinos

- Los monocristales se refieren a materiales constituidos por un solo cristal de una única fase

Tipos de materiales cerámicos

Podemos diferenciar entre dos grandes grupos de materiales cerámicos, los tradicionales y los denominados cerámicas técnicas. Estos últimos tambien se conocen como cerámicas ingenieriles, avanzadas o tecnológicas.

Palabras clave. Definición de conceptos.

-Cerámica : Productos obtenidos mediante la acción del calor.

-Materiales cerámicos : Materiales sólidos inorgánicos no metálicos. Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no sufren oxidación. Están constituidos por elementos metálicos y no metálicos.

-Materiales metálicos : Materiales sólidos inorgánicos constituidos por elementos metálicos. Son conductores del calor y la electricidad, presentan resistencias mecánicas altas y son dúctiles y maleables.

-Materiales polímeros : Materiales sólidos constituidos a partir de moléculas orgánicas mediante un proceso denominado polimerización. Presentan baja resistencia mecánica, baja conductividad eléctrica y térmica y no se pueden utilizar a alta temperatura.

-Materiales compuestos : Materiales sólidos formados por dos o más tipos de materiales, lo que resulta en sólidos con propiedades imposibles de obtener con un solo tipo de material. Son ligeros, fuertes, rígidos y resistentes a temperaturas altas.

-Ductilidad :Capacidad de un material de experimentar una deformación plástica apreciable antes de romper.

-Fragilidad : Cuando en el proceso de fractura, es decir de separación de un cuerpo en dos o más piezas en respuesta a una tensión aplicada estática, se da poca o ninguna deformación plástica en el material antes de romperse.

-Estructura atómica : Se refiere a la estructura a escala atómica del material. Es decir el tipo de átomos, la naturaleza de su enlace y el modo en que los átomos están dispuestos unos respecto de otros. La estructura atómica determina principalmente las propiedades térmicas, eléctricas, magnéticas, ópticas y químicas.

-Estructura cristalina : Modo en que los átomos o iones están ordenados en el espacio en los materiales cristalinos. Se define en términos de la geometría de la celdilla unidad y de la posición de los átomos dentro de la celdilla.

-Estructura vítrea o amorfa : Falta de ordenación de los átomos o iones, es decir que tiene una estructura no cristalina.

-Microestructura : Parte de la estructura que puede ser vista mediante un microscopio. Se refiere a las características de grandes grupos de átomos enlazados entre si constituyendo lo que se denomina una fase, es decir al tamaño, forma, distribución relativa y contenido relativo de la diferentes fases cristalinas y/o vítreas que constituyen el material. Aunque la microestructura afecta a las propiedades dependientes del nivel atómico sobretodo determina las propiedades mecánicas.

-Macroestructura : Aspecto macroscópico de la estructura, es decir visible a simple vista. Se refiere, por tanto, a la forma, tamaño y demás características observables que pueden afectar a ciertas características del material.

-Propiedades : Respuestas a estímulos específicos ejercidos sobre el material.

-Técnicas de conformación : Métodos para dar forma a un material.

-Colaje : Consiste en verter una suspensión de la composición deseada en un molde que tiene la forma prevista, formandose una capa sólida en la pared interior del molde al absorber el dispersante.

-Extrusión : Consiste en aplicar una fuerza de compresión sobre una mezcla plástica para que circule a traves de una cavidad que actua como molde (boquilla, en general metálica).

-Prensado : Aplicación de una fuerza de compresión sobre una masa plástica estática.

-Plasticidad : Capacidad de un material de mantener una deformación permanente o no recuperable después de aplicar una carga.

-Elasticidad : Capacidad de un material de recuperar la forma al eliminarse el esfuerzo aplicado.

-Sinterización : Es el nombre general para el proceso de densificación de un material policristalino, con o sin presencia de fase líquida para ayudar al transporte de materia.

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