MATERIALES CERÁMICOS

Los materiales cerámicos son compuestos químicos o soluciones complejas, que contienen elementos metálicos y no metálicos. Tienen amplias propiedades mecánicas y físicas. Debido a sus enlaces iónicos o covalentes, los cerámicos son duros, frágiles, con un alto punto de fusión, baja conductividad eléctrica y térmica, buena estabilidad química, resistencia a la compresión.

La estructura de los cerámicos cristalinos.

Estructura Perovskite

Se encuentra en varios cerámicos eléctricos . En este tipo de celdas están 3 tipos de iones, que son iones de bario, iones de oxigeno y iones de titanio. La distorsión de la celda unitaria produce una señal eléctrica, lo que permite que ciertos titanatos sirvan como transductores.

Estructura del corindón

Es similar a una estructura hexagonal compacta. Algunos cerámicos tienen esta estructura como son: Cr2O3 y Fe2O3.

Estructura de espinel

Tiene una celda unitaria cúbica , en cada uno de sus cubos menores hay iones de oxigeno, hay 4 intersticiales octaédricos y 8 sitios intersticiales tetraédricos, de los cuales los cationes ocupan 3. En los espineles inversos, el ión bivalente y la mitad de los iones trivalentes se localizan en los sitios octaédricos.

Grafito

A veces se le considera como cerámico, tiene una estructura hexagonal por capas y se usa como material refractario, lubricante y como fibra.

La estructura de los silicatos cristalinos

En el sílice, el enlace covalente requiere que los átomos de silicio tengan junto 4 átomos de oxígeno, creando así una estructura retraédrica, esta es la unidad estructural fundamental del sílice, de las arcillas y de silicatos vítreos.

Los compuestos de silicatos forman una serie de soluciones sólidas conocidas como olivinos y ortosilicatos

Estructuras de anillo y de cadena: se forman cuando dos vértices del tetraedro se comparten con otros grupos tetraédricos. Hay una amplia cantidad de materiales cerámicos que tienen estructura de metasilicato.

Estructuras laminares: cuando la relación O, Si resulta en la fórmula Si2O3, los tetraedros se combinan para formar estructuras laminares, en una formación ideal, 3 átomos de oxígeno formando un patrón hexagonal. La caolinita que es una arcilla común esta compuesta por láminas de silicato enlazadas iónicamente a una hoja compuesta por ciertos grupos, las arcillas son componentes importantes de muchos cerámicos.

Sílice: conforme incrementa la temperatura, el sílice cambia de cuarzo alfa a cuarzo beta a tridimita beta a cristobalita beta y a líquido, la transformación de cuarzo alfa a beta crea un cambio de dimensión en el sílice, acompañado por esfuerzos altos e incluso por agrietamiento.

Imperfecciones en las estructuras cerámicas cristalinas.

Defectos puntuales: en los cerámicos se forman soluciones sólidas sustitucionales e intersticiales, es difícil mantener una distribución equilibrada de cargas cuando se introducen iones de solución sólida, pero a los cerámicos se puede acomodar de muchas maneras las deficiencias o los excesos en las cargas. El tipo y número de iones absorbidos afectan la química superficial de las plaquetas, pero esto a su vez afecta la conformabilidad y resistencia de los productos cerámicos basados en arcillas.

Dislocaciones: no se mueven con facilidad, como no hay deslizamiento las grietas no se redondean, en consecuencia su propagación es continua.

Defectos superficiales: son los límites de grano y las superficies de las partículas.

Porosidad: es un tipo especial de defecto superficial en los cerámicos, los poros pueden estar interconectados o cerrados.

La estructura de los vidrios cerámicos.

Vidrios de silicato: son los más utilizados. El sílice fundido puro, tiene un punto de fusión alto y sus cambios son dimensionales durante el calentamiento y enfriamiento, contienen óxidos que se comportan como formadores de vidrio, los modificadores rompen la estructura reticular y hacen que el vidrio se cristalice.

Vidrios de silicato modificados: la relación oxígeno-silicio aumenta los modificadores y rompen la red de sílice, una relación alta de oxígeno-silicio no permite que haya vidrio. La modificación reduce el punto de fusión y la viscosidad del sílice, lo que hace que se produzca un vidrio a bajas temperaturas.

Fallas mecánicas en los materiales cerámicos.

Los cerámicos son frágiles por imperfecciones

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