Materiales Ceramicos Avanzados

La Ciencia y Tecnología de Materiales tiene tres finalidades:

- elegir el material adecuado para ser utilizado en las condiciones requeridas una vez fijada su naturaleza o composición química,

- seleccionarla calidad adecuada a la misión que se le encomienda,

- fabricar y manipular en la forma precisa para que, mediante los adecuados tratamientos –térmicos y mecánicos- lograr que alcance la estructura –cristalina, vítrea o amorfa- más en consonancia con las propiedades apetecidas; éstas pueden ser físicas –rigidez, conductividad, temperatura de fusión-, químicas –resistencia a la oxidación, corrosión, mojabilidad-, o mecánicas –resistencia mecánica, dureza y tenacidad-.

Cabe en este punto distinguir entre materiales estructurales y materiales funcionales. Los primeros son empleados en virtud de alguna de sus propiedades mecánicas –aceros para ferrocarriles o estructuras metálicas; hormigones para grandes obras de ingeniería civil, aleaciones ligeras para las industrias del transporte terrestre y aeroespacial-; los segundos, materiales funcionales, para ciertas aplicaciones específicas –resistencia al calor, a las radiaciones, propiedades ópticas, electrónicas o magnéticas, biomateriales, etc.- que restringen su campo de utilización, haciendo de ellos –si se comparan con los estructurales- materiales habitualmente caros.

La drástica distinción establecida ente unos y otros deberá ser empleada con la debida prudencia: a un mismo material –para una determinada aplicación- puede exigírsele diferentes virtualidades; por ejemplo, al acero empleado en la carrocería de los coches se le pide primordialmente que asegure la estabilidad y seguridad mecánica del habitáculo, pero también que proteja a los pasajeros contra el frío, la lluvia y el viento; las superaleaciones de base níquel son materiales de elección para la fabricación de álabes de turbina no solamente por su elevada resistencia a corrosión sino, además, porque retienen buena parte de sus propiedades mecánicas –resistencia a la deformación por fluencia- hasta temperaturas superiores a los 1.000 ºC. Entre los materiales puramente estructurales o funcionales, existe una amplia gama de materiales intermedios todos ellos imprescindibles, en mayor o menor medida, para el desarrollo tecnológico: Los motores a reacción no hubieran sido posibles sin el empleo de las superaleaciones; los circuitos electrónicos, sin el uso de Si extra-puro o del AsGa; la fabricación del aluminio, por vía electrolítica, es posible por el empleo de cátodos de carbono-grafito, altamente resistentes a la corrosión por parte del metal fundido; en fin, al desarrollo de las centrales nucleares de potencia en sus variantes PWR –agua a presión- y BWR –agua en ebullición-, ha contribuido el uso de nuevas aleaciones de Zirconio –Zircalloys- transparentes a los neutrones. Los ejemplos podrían multiplicarse.

Ciñéndonos más al campo de los materiales «esencialmente» estructurales: metálicos, cerámicos, polímeros y sus híbridos –materiales compuestos, composites-, las posibilidades de elección, al menos potenciales, abarcan una cifra global superior a los 60.000. El primer cuadro, Tabla 1, recoge las propiedades generales, ventajas e inconvenientes de los metales, cerámicos, polímeros y compuestos. El segundo, Tabla 2, las propiedades fundamentales y precio orientativo de 75 materiales, considerados emblemáticos, dentro de la gran variedad disponible. En la práctica la selección para una determinada aplicación, suele quedar restringida a unos pocos en función –ya dijimos- de sus propiedades intrínsecas (rigidez, densidad, resistencia mecánica, tenacidad, etc.) y de ciertas propiedades atributivas (costo, calidad superficial, disponibilidad); o de alguna otra propiedad funcional complementaria como sería su

...