Presentacion de ceramicos y compuestos

Universidad Tecnológica de Tijuana

ENSAYOS DESTRUCTIVOSTEMA: MATERIALES CERAMICOS Y COMPUESTOS

TSU: RAMÍREZ GONZÁLEZ JUAN CARLOS TSU: ESTRADA TENORIO LUIS DAVID TSU:CHACON ALEGRIA DAVID TSU:RODRIGUEZ MENDEZ JOSE HILARIO TSU:RODRIGUEZ ZUÑIGA MARIO ABEL

GRUPO: EMI 8B

PROFESOR: ING. VICTOR ESCOBAR FLORES

FECHA: 16/ ENERO/2014

MATERIALES CERAMICOSCARACTERISTICAS GENERALES

Son productos inorgánicos, esencialmente no

metálicos, poli-cristalinos y frágiles.

Son duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad.

Son buenos Aislantes eléctricos y térmicos.

Tienen altas temperaturas de fusión, alta resistencia al

ataque químico, bajo costo y presentan la facilidad de

controlar su aspecto.

MATERIALES CERAMICOSAPLICACIONES GENERALES

Son materiales ampliamente usados en la industria:

(ladrillo, alfarería, losetas y porcelana), incluye el

concreto, pues sus componentes son cerámicas.

También materiales como Carburo de Tungsteno y Nitruro

de Boro. Su importancia se basa en la abundancia en la

naturaleza y sus propiedades físicas y mecánicas, diferentes

a las de los metales.

MATERIALES CERAMICOSAPLICACIONES GENERALES

MATERIALES CERAMICOSAPLICACIONES COMERCIALES

Son de alta dureza (útiles para ingeniería), como Aislamiento

Térmico y Eléctrico, con buena estabilidad química a altas

temperaturas de fusión. Prácticamente no son dúctiles,

son frágiles.

PRODUCTOS COMERCIALES

Productos de barro: Para la construcción (ladrillos,

losetas, etc ).

Productos refractarios: Paredes de hornos, crisoles y moldes.Productos de loza: Porcelana, vajillas cerámicas.

Productos de vidrio: Ventanas, envases, etc.

Fibra de vidrio: Para lana de aislamiento.

Abrasivas: Oxido de aluminio y carburo de silicio.

Materiales para herramientas de corte: Carburo de

Tungsteno.

MATERIALES CERAMICOSAPLICACIONES COMERCIALES

MATERIALES CERAMICOSPROPIEDADES

-Mayor dureza- Densidad más baja (componentes ligeros)- Estabilidad térmica- Rigidez- Resistencia al desgate- Menor conductividad térmica (aislantes)- Baja conductividad eléctrica (aislantes)- Mayor resistencia al ataque químico (inalterabilidad química)- Resistencia a la oxidación y corrosión- Mayor resistencia a temperaturas elevadas.- Elevada temperatura de fusión (refractarios)

MATERIALES CERAMICOSINCONVENIENTES

1.- su reproducibilidad: la reproducibilidad se puede mejorar

mediante un procesado adecuado, con objeto de lograr micro-

estructuras controladas con tamaños de defectos lo más

pequeños posibles.

2.- su fragilidad, condición inherente a su naturaleza.

MATERIALES CERAMICOCLASIFICACION GENERAL

1. CERAMICOS POROSOS

2. CERAMICOS NO POROSOS

MATERIALES CERAMICOS POROSOS:Tienen buena resistencia mecánica y gran resistencia al calor

y a los cambios de temperatura, propiedad esta última que se encuentra favorecida por la estructura porosa y granular de estos materiales.

Se emplean en calefacción eléctrica y en otras aplicaciones

electro-térmicas donde sirven a la vez de soporte y de

aislamiento de los conductores incandescentes.

MATERIALES CERAMICO POROSOCLASIFICACIÓN

No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir con

el cuarzo como la arena. Su fractura (al romperse) es

terrosa siendo totalmente permeables a los gases,

líquidos y grasas lo mas importantes son:

• Arcilla

• Loza italiana

• Loza inglesa

• Refractarios

2. MATERIALES CERÁMICOS NO POROSOS:

Estos materiales se someten a temperaturas bastante altas en

las que se vitrifica completamente la arena de cuarzo. Se

obtienen productor impermeables y más duros.

•Gres cerámico: Se emplea en pavimentos.

•Gres cerámico fino.

•Porcelanas: blandas y duras.

MATERIALES CERAMICO NO POROSO

MATERIALES CERAMICOSCLASIFICACION

MATERIALES CERAMICOSVIDRIOS

Es un sólido transparente amorfo (estructura atómica no

cristalina) que es duro y frágil, con excelente resistencia al

intemperismo y a la mayoría de los reactivos químicos.

El vidrio esta compuesto de sílice, cal y carbonato

de sodio y esta organizado en tres tipos básicos: vidrio suave,

vidrio duro y vidrio muy duro. También hay tres grados de

vidrio sensible a la luz y vidrios arquitectónicos especiales.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO SUAVE

Se ablanda o funde a temperaturas relativamente bajas.

El vidrio cal-sosa. Se usa para hacer productos de alto

volumen como botellas, vasos, ventanas y bulbos para focos.

NO es muy resistente a temperaturas altas. Cambios bruscos

de temperatura o productos químicos. se utiliza para prismas

y lentes ópticos. Se usa como escudo contra la radiación

atómica.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO DURO

Se ablanda o funde a temperaturas relativamente altas.

El vidrio de boro-silicato (1912), resiste choques térmicos y las

altas temperaturas, tiene una excelente resistencia a los

ácidos y al ataque químico, presentando bajo coeficiente de

expansión térmica. Se utiliza para cafeteras domesticas y

comerciales, recipientes de vidrio para hornos y para

laboratorio, lentes para lámparas y otros usos de altas

temperaturas.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO DURO

Se utiliza en aplicaciones de alto desempeño como

termómetros para alta temperatura, ventanas de vehículos

espaciales y como resistores en circuitos electrónicos.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO MUY DURO

Se ablanda o funde a temperaturas extremadamente altas. Es

un vidrio de 96% de sílice, sus propiedades son cercanas a las

de la sílice fundida, y algunas veces se usa como sustituto en

componentes ópticos y en ventanas de vehículos espaciales.

Puede soportar el calor de la entrada a la atmosfera terrestre,

razón por la cual se utiliza como recubrimiento resistente al

calor del transbordador aeroespacial.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO TEMPLADO

El vidrio templado es un tipo de vidrio utilizado principalmente

en la industria del motor y la construcción. Hay dos maneras

de templar el vidrio: templado químico y templado térmico.

La resistencia a la flexión del vidrio recocido al templarlo

aumenta de 4 a 5 veces la resistencia de un vidrio normal. La

resistencia al choque térmico (diferencia de temperatura entre

una cara y otra de un paño que produce la rotura de éste)

pasa de 60 °C a 240 °C., por lo que es recomendado en

puertas de hornos de cocina y lámparas a la intemperie.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO TEMPLADO

El vidrio templado en su superficie es resistente a esfuerzos de compresión y en su interior a esfuerzos de tensión confiriéndole mayor resistencia estructural y al impacto que el vidrio sin tratar, teniendo la ventaja adicional de que en caso de rotura se fragmenta en pequeños trozos inofensivos .

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO TEMPLADO APLICACIONES

• Fachadas •Puertas

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO CERAMICO

Sustancia dura, normalmente brillante y transparente,

compuesta principalmente de silicatos y álcalis fusionados a

alta temperatura. Se lo considera un sólido amorfo.

Los cuales son:

•Vidrios planos.

•Vidrio Óptico

•Fibra óptica

•Vitro-cerámicas

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO CERAMICO PLANOCARACTERISTICAS GRALS.

Densidad 2.5 kg/m3

Punto de ablandamiento 730ºC

Conductividad térmica 1.05 W/mK

Módulo de Young E = 720.000 kg/cm2

Coeficiente de Poisson 0.22 – 0.23

Resistencia mecánica(siempre rompe por tensiones de tracción en su superficie)

Resistencia a la Tracción:varía entre 300 y 700 kg/cm2

Resistencia compresión 10.000 kg/cm2

Índice de refracción1.52 (es función de las longitudes de onda)

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO CERAMICO PLANO

Los vidrios planos son del tipo sodo-cálcicos. Se dividen según

Su tipo:

• Sodo-calcio: como característica son los mas comunes y

menos costosos de los vidrios planos. Su uso mas común es

En la fabricación de envases y ventanas. Sus propiedades son

La elevada capacidad de transmisión de luz, superficie suave y

no porosa , no contamina y tiene una alta expansión térmica.


• Plomado: se utiliza oxido de plomo para su fabricación en

lugar de oxido de calcio.

Sus aplicaciones son muy variadas en decoración, vasos,

aplicaciones térmicas, Tubo de los termómetros y pantallas

de radiación.

Sus propiedades son que el oxido de plomo baja la

temperatura de fusión y la Dureza eleva el índice de

radiación y es un buen aislante térmico.

•Boro-silicato: su característica es que debe contener al

menos el 5% de oxido Bórico.

Se utiliza en la industria química, farmacéutica, como fibra

de vidrio, en planchas eléctricas y en fuentes para hornos.

Su propiedad principal es que de todos los vidrios planos es

el que tiene mas resistencia a los cambios térmicos y ala

corrosión química.


MATERIALES CERAMICOSVIDRIO OPTICO

Los vidrios ópticos son materiales amorfos inorgánicos.

presentan una buena estabilidad mecánica, química y térmica.

Al ser amorfos presentan isotropía, lo que resulta de vital

importancia para fenómenos como la refracción.

Debido a su pureza y transparencia, tiene un mayor poder de

refracción y dispersión, por lo que también es utilizado como

vidrio óptico en anteojos, telescopios, microscopios, cámaras

fotográficas y otros instrumentos.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO OPTICO: APLICACIONES

La mayoría de las lentes que se utilizan en gafas (anteojos),

microscopios, telescopios, cámaras y otros instrumentos

ópticos se fabrican con vidrio óptico. Éste se diferencia de los

demás vidrios por su forma de desviar (refractar) la luz.

Mercados de productos de consumo:

Binoculares y telescopios terrestres, cámaras digitales

y de video, objetivos intercambiables para cámaras,

proyectores digitales.

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO OPTICO: APLICACIONES

Mercados de óptica industrial de alta tecnología:

•Microscopia

•Tecnología médica

•Fusión con láser

•Técnica de medición

•Técnica reprográfica

•Tratamiento profesional de la imagen

MATERIALES CERAMICOSFIBRA OPTICA

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado

habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de

material transparente, vidrio materiales plásticos, por el que

se envían pulsos de luz que representan los datos a

transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se

propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión

por encima del ángulo límite de reflexión total. La fuente de

luz puede ser láser o un LED.

MATERIALES CERAMICOSFIBRA OPTICA: CARACTERISTICAS MECANICAS

•Resistencia a la Tensión: cuando se estira o contrae el cable se

pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje de elasticidad de la

fibra óptica y se rompa o formen micro-curvaturas.

•Resistencia a la Compresión: esfuerza transversal.

Resistencia a la Flexión: esfuerza tres/cuatro puntos.

•Resistencia al Impacto: se debe principalmente a las

protecciones del cable óptico.

•Resistencia al Enrollamiento: existe siempre un límite para el

ángulo de curvatura pero, la existencia del forro impide que

se sobrepase.

MATERIALES CERAMICOSFIBRA OPTICA: CARACTERISTICAS MECANICAS

•Resistencia a la Torsión: esfuerzo lateral y de tracción.•Resistencia al agua.•Resistencia a los hongos.•Resistencia a los emisiones ultravioleta.

MATERIALES CERAMICOSFIBRA OPTICA: APLICACIONES

Su uso es muy variado: desde comunicaciones digitales,

pasando por sensores y llegando a usos decorativos.

•Internet

•Iluminación

•Sensores de fibra óptica

•Redes

•Telefonía

•Sustituto del cable coaxial

MATERIALES CERAMICOSVITRO-CERAMICA

Las vitro-cerámicas son uno de los materiales cerámicos

mas sofisticados, pues combinan la naturaleza de los

cerámicos cristalinos y los vidrios. En efecto, son materiales

parcialmente cristalinos y parcialmente vítreos.

MATERIALES CERAMICOSVITROCERAMICA:PROPIEDADES

•Coeficiente de dilatación térmica bajo: Al aumentar la

temperatura en 500C, sólo se dilata 0,025mm. Se dilata 90

veces menos que el vidrio, 190 veces menos que el acero

inoxidable.

•Excelente resistencia al choque térmico: la resistencia de las

vitro-cerámicas al impacto mecánico es consecuencia de la

eliminación de los poros, que actúan como puntos de

concentración de tensiones.

MATERIALES CERAMICOSVITROCERAMICA:PROPIEDADES

•Buenas conductividades térmicas.

•Elevada durabilidad química.

•Gran resistencia mecánica: La resistencia al choque térmico

es el resultado de los bajos coeficientes de dilatación

característicos de estos materiales. Mayor resistencia

mecánica que el vidrio

•Alta tenacidad y dureza.

MATERIALES CERAMICOSVITROCERAMICA:APLICACIONES

•Hornos, placas de vitro-cerámicas para cocina y chimeneas:

debido a su baja dilatación térmica, gran resistencia a altas

temperaturas y al choque térmico, permite el paso de la luz

visible e infrarroja pero no se calienta lateralmente con lo que

podemos tener zonas a 500 ºC y zonas a temperatura ambiente.

•Vitro-cerámicas para implantes SiO2 -CaO -Na20-P205: Su

coeficiente de expansión térmica es muy bajo e incluso puede

ser negativo, su resistencia atracción es bastante elevada y su

resistencia a la abrasión es muy similar a la del zafiro.

MATERIALES CERAMICOSVITROCERAMICA:APLICACIONES

•Proyectiles de alta velocidad(radomo de pyrocean): Consiste

en una cerámica vítrea rica en sílice y a base de cordierita,

posee gran transparencia al radar, por lo que se usa en el

fuselado aerodinámico que cubre la antena de radar de los

proyectiles.

•Intercambiadores de calor.

• Aisladores Circuitos integrados.

• Transformadores de altas prestaciones

MATERIALES CERAMICOSVIDRIO SENCIBLE A LA LUZ

Vidrio foto-crómico: para anteojos que se oscurecen cuando se

exponen a la luz solar o a la radiación ultravioleta y se aclaran

cuando se retira el estimulo.

Vidrio fotosensible: cambia de claro a opalino cuando se expone

a energía ultravioleta y cuando se calientan.

Vidrios foto-cromáticos: se utilizan para almacenar Información,

objetos decorativos y otro productos y contenedores

transparentes.

MATERIALES COMPUESTOS

Son aquellos materiales que se forman por la unión de dos

materiales para conseguir la combinación de propiedades que

no es posible obtener en los materiales originales. Estos

compuestos pueden seleccionarse para lograr

combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia,

peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la

corrosión, dureza o conductividad.

MATERIALES COMPUESTOSCARACTERISTICAS GENERALES

Los materiales son compuestos cuando cumplen las siguientes características:•Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente. •Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interface. •Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia). •No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes

MATERIALES COMPUESTOSTIPOS DE MEZCLAS

Los compuesto pueden ser:•Metal- Metal: Bi-metales, acero cromado y acero niquelado.•Metal- Cerámico: herramientas de corte cementado. Cermet (cerámica y metal). Plástico reforzado de carbono.• metal-Polímero: Neumáticos (alambre y caucho).•Cerámico-Polímero: Un componente de fibra y carbono llamado Sílex (bicicletas).•Cerámico-Cerámico: Hormigón ( cemento, arena y grava)•Polímero-Polímero: Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y celulosa

COMPONENTES DE UN MATERIAL COMPUESTO

MATRIZ: conocida como la fase primaria y es la que contiene a la

fase secundaria.

AGENTE REFORZADOR: conocido como la fase secundaria y es

aquel material que sirve para reforzar el compuesto.

MATERIAL COMPUESTOFUNCIONES DE LA MATRIZ

1. Proporciona la forma general de la pieza o producto hecho del

material compuesto.

2. Mantiene la fase secundaria incrustada en su lugar, por lo

general la encierra y con frecuencia la oculta.

3. Comparte la carga con la fase secundaria, y en ciertas casos

se deforma de modo que la fuerza la soporta en esencia el agente

reforzador.

MATERIAL COMPUESTOREFORZADOS CON FIBRA

Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra

fuerte: fibra de vidrio, cuarzo, kevlar, Dyneema o fibra de carbono

que proporciona al material su fuerza a tracción, mientras que

otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como

epoxi o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la

carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están

alineadas con las líneas de tensión.

En términos de fuerza, las fibras (responsables de las

propiedades mecánicas) sirven para resistir la tracción, la

matriz (responsable de las propiedades físicas y químicas)

para resistir las deformaciones, y todos los materiales

presentes sirven para resistir la compresión. Los golpes o

los esfuerzos cíclicos pueden causar que las fibras se

separen de la matriz, lo que se llama delaminación.

MATERIAL COMPUESTOREFORZADOS CON FIBRA

MATERIAL COMPUESTOREFORZADOS CON FIBRA:APLICACIONES

•grafito-polímero: aplicaciones aeroespaciales, artículos deportivos.

• vidrio-polímero: equipos deportivos, componentes aeroespaciales

•aluminio bórico: aspas de ventiladores en motores, aplicaciones

aeronáuticas y aeroespaciales.

•kevlar-epóxido y kevlar-poliester: aplicaciones aeroespaciales,

aviación, artículos deportivos, chamarras anti-fuego.

MATERIAL COMPUESTOREFORZADOS CON FIBRA:APLICACIONES

MATERIAL COMPUESTOREFORZADOS CON PARTICULAS

En estos materiales compuestos las partículas de material

duro y frágil, dispersas de forma discreta y uniforme se

rodean de una matriz más blanda y dúctil. A temperaturas

normales, estos compuestos no resultan más resistentes que las

aleaciones, pero su resistencia disminuye con el aumento de la

temperatura. Su resistencia a la termo-fluencia es superior a la de

los metales y aleaciones.

Dependiendo del tamaño y la naturaleza de las partículas que

influyen en las propiedades del compuesto, estos se clasifican en:

a)Compuestos endurecidos por dispersión.

b) Compuestos con partículas propiamente dichas.

En los compuestos endurecidos por dispersión el tamaño

de las partículas es muy pequeño. Debido a que estas

partículas dificultan el movimiento de las dislocaciones,

producen un efecto de endurecimiento notable en el

material con pequeñas cantidades.



Sus principales propiedades son:•La fase es generalmente un óxido duro y estable.•El agente debe tener propiedades físicas óptimas.•No deben reaccionar químicamente el agente y la fase.•Deben unirse correctamente los materiales.


Los compuestos con partículas propiamente dichas contienen

grandes cantidades de partículas gruesas que no dificultan de

manera efectiva el movimiento de dislocaciones. En estos se

incluyen numerosas combinaciones de metales, cerámicas y

polímeros.

Algunos ejemplos característicos de este tipo de

compuestos son:

•los carburos sinterizados para herramientas de corte, que

contienen las partículas cerámicas duras en una matriz

metálica de cobalto.


•los contactos eléctricos de interruptores de buena resistencia al desgaste y excelente conductividad.•polímeros con agentes de relleno como el caucho negro de humo para neumáticos.

1.Banda de rodamiento de doble espesor. 2.Banda de flexión de polímero de baja dureza. 3. Núcleo de caucho con inserción de fibras de nylon. 4. Paredes que intervienen activamente en la amortiguación.

MATERIAL COMPUESTOREFORZADOS CON ESTRUCTURA

Están formados tanto por compuestos como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sándwich. Los paneles sándwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos).

Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la

industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores

eléctricos multicapas.


Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por

algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada

lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección

preferente, más resistente a los esfuerzos. De esta

manera obtenemos un material isótropo, uniendo varias

capas. Es el caso, por ejemplo, de la madera

contrachapada,


BIBLIOGRAFIA

•FISAS, Carlos. Palabras que tienen historia. Editorial Planeta, Barcelona 1992.

ISBN 84-08-00082-9

•FUGA, Antonella. Técnicas y materiales de arte. Editorial Electa, Barcelona

2004. ISBN 84-8156-377-3

•FATÁS, Guillermo y BORRÁS, Gonzalo M. Diccionario de términos de arte y

arqueología. Guara Editorial. Zaragoza, 1980. ISBN 84-85303-29-6

•Askeland" Ciencia de los Materiales"

•Shackelford "Introducción a la Ciencia de los Materiales para Ingenieros"

•Callister. Ciencia e ingeniería de materiales.

•http://www.slideshare.net/raecabrera/capitulo-4-materiales-compuestos-

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•http://fbermejo.files.wordpress.com/2010/02/materiales-ceramicos-y-

compuestos.pdf

BIBLIOGRAFIA

•Introducción al conocimiento de los materiales y a sus aplicaciones (Google

eBook)

José Ramón GIL BERCERO, Segundo BARROSO HERRERO, Ana María

CAMACHO LÓPEZ.

•http://www.farq.edu.uy/construccion-i/files/2012/02/ceramicos.pdf.

Education

Presentacion de ceramicos y compuestos