Influencia de los elementos metálicos y no metálicos dentro de las estructuras de los cerámicos avanzados

Elemento

Fórmula química

Influencia en cerámicos

Aplicaciones

Nitrógeno

Nitruro de Silicio Si3N4

Nitruro de boro cúbico CBN

Nitruro de titanio TiN

Si3N4: Resistencia al desgaste y la abrasión.

Mantiene la fuerza y resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas.

Elevada resistencia a la termo fluencia a temperaturas elevadas, una dilatación térmica baja y conductividad térmica alta.

Resistencia al choque térmico y buen aislante eléctrico.

CBN: Proporciona Dureza.

TiN: Mejora la vida de la herramienta en virtud de sus características de fricción bajas.

Piezas de desgaste, máquinas-herramientas, cojinetes y rotores.

También incluyen aislamiento refractario y masilla para las pastillas de freno de aeronaves.

Turbinas de gas, rodillos de seguidores de leva, toberas de chorro de arena, componentes de motores de automóvil.

CBN: Herramientas de corte y como abrasivo en piedras de esmeril.

Oxígeno

Óxido de titanio

Óxido de Zinc

Óxido de ferrita

Óxido de boro

Elevada dureza, resistencia, aislante térmico y eléctrico.

Aumenta Punto de fusión.

Alto módulo de elasticidad, bajo coeficiente de fricción.

Eleva la tenacidad del material. Resistencia a altas temperaturas y a la abrasión.

Formadores de vidrio, núcleos de transformadores magnéticos, semiconductores, superconductores de alta temperatura.

Alúmina

Óxido de aluminio Al2O3

Elevada dureza y resistencia.

Es buen aislante eléctrico, y presenta también alta conductividad térmica.

Tiene alta rigidez.

Está disponible en un rango de distintas purezas y posee excelente resistencia a ácidos y álcalis fuertes a elevadas temperaturas.

Material aislante para bujías de encendido.

Se usa comúnmente en aplicaciones eléctricas de alta calidad donde se requiere una baja pérdida dieléctrica y alta resistividad.

Carbono

Carburo de tungsteno WC

Carburo de titanio TiC

Carburo de silicio SiC

WC: Incrementa la tenacidad por el contenido de cobalto, por lo que reduce dureza, resistencia mecánica y resistencia al desgaste.

TiC: utiliza el níquel y el molibdeno como aglutinantes y baja tenacidad.

SiC: Buena resistencia al desgaste, choque térmico y corrosión. Bajo coeficiente de fricción, conserva la resistencia mecánica a temperaturas elevadas.

Componentes de alta temperatura en motores térmicos y también como abrasivo.

De uso común para troqueles y herramientas de corte.

Zirconio

Zirconia ZrO2

Alta resistencia y tenacidad, dilatación térmica similar al hierro fundido.

Es dúctil y maleable, de fácil laminación y forja.

Es buen conductor térmico.

Tiene altos puntos de fusión y ebullición.

Alta resistencia a la corrosión.

Adecuada para componentes de motor térmicos.

Se usa para fabricar sensores del gas oxígeno utilizados en los automóviles y para medir el oxígeno disuelto en los aceros líquidos.

Se usa como aditivo en cerámicos electrónicos, así como material refractario.

Se usa aleado en reactores nucleares.

Silicio

Aluminio

Oxígeno

Nitrógeno

SiAlON

Alta resistencia en rango amplio de altas temperaturas, buena resistencia térmica de choque y alta resistencia a la humectación o corrosión por fundición de metales no ferrosos.

Alta resistencia al desgaste, baja expansión térmica y buena resistencia a la oxidación.

Es utilizado como herramienta de corte para mecanización de hierro de reparto del frio y soldadura, particularmente para soldadura de resistencia.

Tubos alimentados de metal para fundición de aluminio, quemador y calentador de tubos de inmersión, tubos de protección del termopar.

Cermet

Níquel Ni

Molibdeno Mo

Cobalto Co

Óxidos

Boruros

Alúmina

Es una fase cerámica unida con una fase metálica; combinan la resistencia a la oxidación a alta temperatura de las cerámicas con la tenacidad, resistencia al choque térmico y ductilidad de los metales.

Herramientas de corte.

Toberas para motores a reacción y frenos para aeronaves.

Sellos y juntas que unen materiales cerámicos con metales.

Potenciómetros.

Sílice

Óxido de silicio SiO2

Es un material polimórfico.

Tiene baja conductividad térmica.

No es combustible.

Resiste el ataque del cloro Cl2, bromo Br2, hidrógeno H2 y de la mayoría de los ácidos a temperatura ambiente o ligeramente superior.

Se encuentra en forma de tres variedades cristalinas: cuarzo (la más estable), tridimita y cristobalita.

Formas amorfas de la sílice son el ágata, el jaspe y el ónice.

Es usado en la manufactura de vidrio, cerámica, refractarios, abrasivos y vidrio soluble.

En moldes para fundición.

En la manufactura de aislantes de calor, ladrillos ignífugos y materiales de empaque resistentes al fuego y a los ácidos.

Grafito

Carbono C

Tiene una estructura en capas, en la cual los átomos de carbono en las capas se encuentran unidos por enlaces covalentes fuertes en disposiciones hexagonales.

Las capas están enlazadas entre sí mediante enlaces secundarios débiles, de manera que permite el deslizamiento de unas capas sobre otras lo que confiere sus buenas propiedades como lubricante.

Presenta una conductividad eléctrica baja, que aumenta con la temperatura, comportándose como un semiconductor.

Se usa como como componente de ladrillos refractarios, crisoles, etc.

Resulta ser un buen lubricante sólido.

Se emplea también en reactores nucleares.