C E R Á M I C O S

INTEGRANTES

Córdova Soto, Erika Janet – 20195751
Choquehuanca Calcina, Michael Maykol – 20193475
Sanchez Chafloque, Josue Ulises – 20196233

La palabra “cerámico” abarca todo material inorgánico que es formado por la acción del calor.

cerámicos = kerámicos = “cosa quemada”

Los materiales cerámicos estuvieron presentes en la historia del hombre desde hace milenios para distintos fines, como aplicaciones puramente decorativas como porcelanas, hasta elementos de construcción. Asimismo, debido a su fragilidad intrínseca, nunca se les llegó a considerar como estructuralmente importantes, las principales aplicaciones estructurales de los materiales cerámicos no tradicionales no pasaba a principios de siglo de su uso como material refractario en las fundiciones de los altos hornos. Con el pasar del tiempo, los materiales fueron punto de muchas investigaciones y usos; actualmente, el avance conseguido en las propiedades mecánicas de todos los tipos de materiales cerámicos, ya sean monolíticos, con transformación tenaz, reforzados por fibras, reforzados por partículas, entre otros, ha sido realmente importante, pero no lo suficiente para ser considerado para la utilización industrial a gran escala.

¿Qué son los materiales cerámicos?

Uno de los conceptos más importantes del estudio de la cerámica es “choque térmico”.

Son compuestos inorgánicos, cuya formación proviene de elementos metálicos y no metálicos (óxidos, nitruros, carburos, entre otros) incluyen también minerales de arcilla, cementos y vidrio. Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos, puesto que suelen fracturarse mediante esfuerzos de tensión, a su vez, presentan poca elasticidad. Estos materiales/minerales son aislantes térmicos; por lo tanto, son más resistentes a los metales y los polímeros a elevada temperatura y en ambientes agresivos. Asimismo, presentan enlaces interatómicos que pueden ser covalentes o iónicos con carácter parcial covalente.

$Evaluación de la resistencia al choque término de hormigones refractarios silicoaluminosos. Efecto del tratamiento térmico | Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio$

Iones metálicos → Cationes: carga +
Iones no metálicos → Aniones: carga –

CARACTERÍSTICAS

Presentan formas vítreas, monocristalinas, policristalinas, o combinaciones de alguna de las mencionadas.
Poseen capacidad de resistencia al calor.
Resistencia al ataque químico, debido a la fortaleza del enlace entre sus átomos. Esto conlleva a obtener un mayor punto de fusión, dureza y rigidez.
Capacidad de fabricación con formas determinadas.
Las propiedades deseables de estos materiales se alcanzan después de un tratamiento térmico a altas temperaturas, llamado cocción.
En cuanto a su propiedad mecánica, se concibe que los cerámicos son frágiles; debido a que poseen el carácter de porosidad.
Posee una estructura muy compleja que la de los metales; ya que están compuestos por al menos dos elementos.

ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE CERÁMICOS

PROPIEDADES MECÁNICAS

Se rompen, puesto que son más inferiores a la de los metales.
A temperaturas de ambiente las cerámicas cristalinas y no cristalinas se rompen antes de la deformación plástica en respuesta a cargo de tracción.
Son relativamente frágiles, debido a su carácter poroso. Los poros, al igual que las inclusiones actúan disminuyendo la resistencia que tiene el material; al disminuir la sección útil de este, también disminuye la tensión de la que es capaz de soportar.
La principal desventaja que tienen los cerámicos es que tienden a las fracturas de forma frágil con muy poca absorción de energía.

¿Qué son las fracturas de forma frágil?

La fractura frágil es catastrófica y se produce generalmente a bajas temperaturas cuando la tensión aplicada sobre el material excede un valor crítico. A temperatura ambiente o a temperaturas muy altas, cuando el material se encuentro en un medio corrosivo, la fractura es producida para tensiones inferiores a la crítica debido al fenómeno denominado crecimiento subcrítico de grietas.

Por otro lado, otra de las propiedades mecánicas que poseen los materiales cerámicos es respecto al crecimiento de las grietas, este crece a través de los granos y en determinados planos cristalográficos (planos de clivaje), los cuales tienen como característica ser de alta densidad.

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS CERÁMICOS

La gran mayoría de los materiales cerámicos poseen baja conductividad térmica, ya que tienen fuertes enlaces iónicos covalentes y son buenos aislantes térmicos. En la siguiente imagen, se muestra la comparación de conductividades térmicas de diferentes materiales cerámicos respecto a la temperatura.

Conductividad térmica (escala logarítmica) de los materiales cerámicos en un ancho de rangos de temperaturas.

Los materiales que carecen de electrones libres se denominan aislantes térmicos, de esta manera solo existe transporte por vibraciones de la red. Asimismo, el vidrio y otras cerámicas amorfas tienen menores conductividades que las cerámicas cristalinas por su estructura atómica altamente irregular y desordenada.

POROSIDAD

Se forman bajo la combinación de la desidroxilación de los minerales de arcilla junto con la sinterización parcial de la masa cuya formación es de fase vítrea entre los bordes del grano. Los poros cumplen una función importante, puesto que permiten soportar shocks térmicos (quebraduras o fracturas del rápido cambio de temperatura). Por lo tanto, cuando la porosidad es baja produce una pérdida de la resistencia al shock y de la capacidad aislante.

INFLUENCIA DE LA POROSIDAD

La porosidad deteriora las propiedades mecánicas.
La porosidad puede eliminarse con tratamientos térmicos, pero aun así, queda rastro de porosidad remanente.
Al compactar el polvo quedan espacios huecos entre las partículas.

Materiales cerámicos porosos o gruesos. by Anthony Ventura — MATERIALES CERÁMICOS POROSOS

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES CERÁMICOS

Según su estructura:

Los materiales cerámicos cristalinos se obtienen a partir de sílice fundido. Tanto el proceso de fusión como el de solidificación posterior son lentos, por lo que permite el ordenamiento de los átomos en cristales regulares. Asimismo, estos cerámicos presentan gran resistencia mecánica, y, a su vez, soportan temperaturas superiores a la del reblandecimiento de la mayoría de los vidrios refractarios.

Las cerámicas cristalinas se clasifican en tres grupos:

Cerámicas de silicato: Unidad estructural es el SiO2

Fibra cerámica y materiales refractarios: CarboSystem — **MATERIAL REFRACTARIO**

MATERIALES DE LABORATORIO

Cerámicos de óxido con silicatos: Compuestos a los que le agregan las impurezas (Al2O3, MgO y BeO)

Cerámica con Óxido – Cerámica con Silicatos — **CERÁMICOS CON ÓXIDO**

Cerámicos sin óxido: Sirven como material para elementos calefactores de horno, también como material abrasivo. (ZnS, SiC, TiC)

Cerámica sin Óxido – Nitrito de Silicona (Si3N4) — **CERÁMICOS SIN ÓXIDO**

Por otro lado, los materiales cerámicos no cristalinos se obtienen a partir de sílice, con un proceso de enfriamiento más rápido, lo cual impide el proceso de cristalización. El sólido es amorfo, debido a que los átomos no se ordenan de ninguna manera preestablecida, los átomos se acomodan en conjuntos irregulares y aleatorios. Los sólidos no cristalinos que poseen una composición similar a las de las cerámicas cristalinas se denominan “vidrios”.

Según su naturaleza, tratamiento de materias primas y del proceso de cocción:

Materiales cerámicos porosos o gruesos: No se llega a fundir el cuarzo con la arena porque la temperatura del horno es baja; por lo tanto, no hay proceso de vitrificación. La fractura que poseen estos materiales es terrosa, de tal manera que son permeables a los gases, líquidos y grasas. Entre los materiales cerámicos porosos o gruesos tenemos:

Arcilla Cocida, Pared Para El Fondo O Textura Foto de archivo - Imagen de rojo, casa: 92736036 — **ARCILLA COCIDA**

– Tiene un color medio rojizo, puesto que posee óxido de hierro de las arcillas que se emplearon.

– Su temperatura de cocción es de 800°C. A veces la pieza se recubre con esmalte de color blanco (óxido de estaño), y se denomina “loza estannífera”. Con esta, se fabrican ladrillos, baldosas, tejas, cazuelas, jarrones, entre otros.

– Es fabricada con arcilla media amarilla-rojiza combinada con arena.

– Es posible el recubrimiento con barniz transparente.

– Su temperatura de cocción es de 1000°C.

– Se utiliza en la fabricación de adornos, vajillas baratas, tiestos, entre otros.

Loza Inglesa | Loza, Vajilla, Teteras — **LOZA INGLESA**

– Su fabricación se basa en arcilla arenosa, a la cual se le ha eliminado el óxido de hierro, y, a su vez, se le ha agregado sílex, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla), yeso y caolín para mejorar la blancura de la pasta.

– Su cocción se realiza en dos fases: Se cuece a unos 1100°C, luego se saca del horno y es recubierta por esmalte. Al culminar esta fase, es introducida de nuevo al horno con una misma temperatura.

– Se utiliza para el procesamiento y fabricación de vajillas y objetos de decoración

Materiales refractarios – MATERIALES CERÁMICOS Y COMPUESTOS — **REFRACTARIOS**

– Su fabricación es a base de arcillas mezcladas con óxidos de aluminio, torio, berilio y circonio.

– Su cocción es entre los 1300°C y 1600°C, seguidos de enfriamientos muy lentos para evitar tensiones internas (agrietamientos).

– Las aplicaciones son para la fabricación de ladrillos refractarios (para soportar altas temperaturas en los hornos) y para las electrocerámicas (cuyo uso se da en el campo de la aviación, automoción, etc.).

Materiales cerámicos impermeables o finos: Estos materiales son sometidos a temperaturas muy altas para vitrificar completamente la arena de cuarzo; de esta manera se obtienen productos duros e impermeables. Entre ellos tenemos:

Decoración con gres cerámico: resistente, variado y barato — **GRES CERÁMICO COMÚN**

– Se obtiene a partir de arcillas ordinarias, las cuales están sometidas a una temperatura de 1300°C.

– Su utilización se basa en el uso para pavimentos y paredes.

Gres porcelánico fino para el revestimiento de la cocina. Serie Flagstone | Laja, Azulejos, Gres porcelánico — **GRES CERÁMICO FINO**

– Su obtención es a partir de arcillas que contienen óxidos metálicos, a las cuales se les añade un fundente (feldespato) para menguar el punto de fusión.

– Luego es introducido a un horno con una temperatura de 1300°C, cuando está a punto de finalizar la cocción, se impregnan objetos de sal marina que, a su vez, reaccionan con la arcilla formando una capa muy fina de silicoalunminato alcalino vitrificado que otorga al gres su vidriado característico.

– Es fabricado para la producción de vajillas, azulejos, etc.

Porcelana: Producto Ceramico Fino y Fragil | Blogicasa | Decoración, Diseño, Muebles, Jardín y más — **PORCELANA**

– Se obtiene a partir de una arcilla muy pura, caolín, combinada con un fundente (feldespato) y un desengrasante (sílex o cuarzo).

– Su cocción se realiza en dos fases: A una temperatura entre 1000°C y 1300°C, aplicar esmalte, y llevarla a una temperatura de 1800°C.

– Su uso varía entre aplicaciones del hogar. Por ejemplo: vajillas, tazas de café, pilas de cocina, etc. Asimismo, es utilizada en el ámbito industrial (toberas de reactores, aislantes de transformadores, entre otros).