Materiales vitrocerámicos

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MATERIALES VITROCERÁMICOS

INTRODUCCION:

Las vitrocerámicas son uno de los materiales cerámicos más sofisticados, pues combinan la naturaleza de los cerámicos cristalinos y los vidrios. En efecto, son materiales parcialmente cristalinos y vítreos. La importancia e interés científico y tecnológico que los materiales vitrocerámicos están adquiriendo en los últimos años, viene avalada por el gran incremento, a nivel mundial, del volumen de trabajos de investigación y de número de patentes registradas. Las aplicaciones tecnológicas de estos materiales, formulados a partir de materias primas puras o de materias primas naturales, abarcan múltiples campos: desde la medicina, óptica, electrónica, usos domésticos, etc. Por estos motivos a continuación se abarca el tema de materiales vitrocerámicos para dar a conocer la importancia del desarrollo de estos como sus aplicaciones.

DESARROLLO:

Obtención de la materia prima:

Las vitrocerámicas comienzan por obtenerse como un producto común de vidrio. Se conforma la pieza mientras el material está en su forma vítreo, así puede obtenerse formas complicadas. Una vez obtenido el producto con la forma deseada, y por medio de un tratamiento térmico cuidadosamente controlado, cristaliza cerca del 90% del material vítreo.

El proceso vitrocerámico:

El proceso vitrocerámico supone la obtención inicial de un vidrio, a partir del cual, mediante tratamientos térmicos de nucleación y cristalización, se obtienen materiales vitrocristalinos con una microestructura y propiedades determinadas.

Los mecanismos por los que se produce la nucleación de un vidrio pueden ser de tipo homogéneo, si es a partir de los propios constituyentes del fundido, o de tipo heterogéneo, si la nucleación se desarrolla a partir de partículas con diferente composición química o sobre las interfases determinadas por las superficies que limitan al fundido.

La velocidad de nucleación depende, además de la probabilidad de formación de núcleos estables, de la difusión de los distintos constituyentes necesarios para el desarrollo del núcleo.

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Fig. 1.-Varaciion de las velocidades de nucleación y crecimiento cristalino en vidrio en funcion del grado de subenfriamiento.

Del estudio experimental de la variación de la viscosidad frente a la temperatura, por puntos de viscosidad fija y que, en buena medida, condicionan los procesos de desvitrificación controlada. para conseguir una nucleación efectiva, la temperatura óptima de nucleación debe situarse dentro del intervalo térmico correspondiente a un valor de la viscosidad igual a [pic 4] dPas

Proceso de petrúrgico partir de la nucleación y cristalización de un fundido desde su temperatura de líquidos y durante su enfriamiento hasta temperatura ambiente (cristalización primaria de un fundido).

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Fig 2.- diferentes ciclos de térmicos den el proceso de producción de materiales vitrocerámicos a) procesos petrúrgico y b) Procesos vitrocerámicos propiamente dicho.

En este proceso, es necesario un riguroso control de la composición química inicial, la cual debe favorecer la obtención de fumdidos en los que puedan cristalizar fases con facilidad de sustituciones isomorfas, ya que la desvitrificación va a depender de la capacidad de los constituyentes para organizarse entre sí para formar estructuras cristalinas estables.

La vía petrúrgica es la más comúnmente aplicada en la fabricación de materiales vitrocerámicos a partir de materias primas naturales (rocas y minerales) y residuos industriales (escorias de fundición, etc.).

En el segundo proceso consiste en provocar la desvitrificación en un vidrio, previamente obtenido mediante tiramientos de nucleación y cristalización controlada. La representación de la formación/no formación de fases cristalinas o núcleos en la matriz cristalina en función de la temperatura y el tiempo de tratamiento da lugar a las denominadas curvas TTT (Transformación- Temperatura-Tiempo), las cuales permiten visualizar fácilmente los intervalos de nucleación y crecimiento cristalino

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En ambos procesos (vitrocerámico y petrúrgico) es usual la adición de agentes nucleantes en las

composiciones originales para favorecer la nucleación, sobre todo en aquellos sistemas que dan lugar a vidrios muy estables y, por tanto, presentan una baja tendencia a la desvitrificación. Aunque su uso es general, en

vidrios con una alta tendencia a cristalizar (como los

formados a partir de rocas, minerales y residuos

industriales), éste se justifica más para el afinado de la

microestructura y mejora de las propiedades que para

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