Unidad 2 Ing Mat No Metal

Unidad II.-propiedades y aplicaciones de los materiales no metálicos, (cerámicos, polímeros y Compositos).

La cerámica técnica se ocupa de la utilización de materiales cerámicos en aplicaciones tecnológicas. En su sentido estricto se refiere a la arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el uso moderno de este término incluye a todos los materiales inorgánicos no metálicos que se forman por acción del calor.

Hasta los años 1950, los materiales más importantes fueron las arcillas tradicionales, utilizadas en alfarería, ladrillos, azulejos y similares, junto con el cemento y el vidrio. El arte tradicional de la cerámica se describe en alfarería. También puede buscarse la historia del rakú, singular técnica milenaria oriental.

Históricamente, los productos cerámicos han sido duros, porosos y frágiles. El estudio de la cerámica consiste en una gran extensión de métodos para mitigar estos problemas y acentuar las potencialidades del material, así como ofrecer usos no tradicionales. Esto también se ha buscado incorporándolas a materiales compuestos como es el caso de los cermets, que combinan materiales metálicos y cerámicos.

PROPIEDADES FÍSICAS

- Pesan menos que los metales, pero más que los polímeros.

- Baja conductividad eléctrica.

- Baja conductividad térmica.

- Baja expansión y fallas térmicas.

Densidad cristalográfica: es la densidad ideal de una estructura cristalina específica determinada a partir de datos de composición química y de datos del espaciado interatómico obtenidos por difracción de rayos X.

Densidad teórica o real: la densidad de un material que contiene una porosidad micro estructural nula, teniendo en cuenta las fases múltiples, los defectos en la estructura y las soluciones sólidas).

Densidad global: la densidad de una pieza cerámica, incluyendo toda la porosidad, los defectos de red y las distintas fases).

Densidad específica: la densidad de un material en relación con la densidad de un volumen igual de agua a 4°C (por lo general, basada en la densidad cristalográfica o teórica). Así, un material con una densidad específica de 4.5 tiene una densidad 4.5 veces la densidad del agua a 4° C. Asimismo, un volumen igual pesa 4.5 veces que el de agua.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS CERÁMICAS

Son duros y frágiles a temperatura ambiente debido a su enlace iónico/covalente (al aplicarles una fuerza los iones de igual carga quedan enfrentados provocando la rotura del enlace), este hecho supone una gran limitación en su número de aplicaciones. Esta fragilidad se intensifica por la presencia de imperfecciones.

Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el deslizamiento de bordes del grano.

Factores que afectan la resistencia de los materiales cerámicos

La falla mecánica de los materiales cerámicos se presenta principalmente por defectos estructurales. Las principales fuentes de fractura en policristales cerámicos son las grietas superficiales producidas durante el acabado superficial, los huecos (porosidad), las inclusiones y los granos grandes que se forman durante el procesamiento.

Tenacidad de los materiales cerámicos

Los materiales cerámicos, debido a su combinación de enlace iónico y covalente, tienen una baja tenacidad inherente. En años pasados se han llevado a cabo múltiples investigaciones para mejorar la tenacidad de los materiales cerámicos. Mediante el uso de ciertos procesos, como cerámicas prensadas en caliente con aditivos y reacciones de enlace, se han producido cerámicas de ingeniería con mejor tenacidad.

Falla por fatiga de cerámicos

La falla por fatiga en metales se presenta bajo esfuerzos cíclicos repetidos por la nucleación y la formación de grietas en un área endurecida por deformación plástica de una muestra. Debido al enlace iónico-covalente de los átomos en un material cerámico, hay una ausencia de plasticidad en las cerámicas durante el esfuerzo cíclico. En consecuencia, la fractura por fatiga es rara en las cerámicas.

Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan como entallas o concentradores

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