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Materiales Cerámicos
unidos por enlaces iónicos y/o
covalentes.
Amplio grupo de materiales no metálicos
METALES Y NO METALES
compuestos por
Principalmente compuestos de arcilla, fedelspato y sílice
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CLASIFICACIÓN:
Decorativos
Refractarios
Vidrios Abrasivos
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Alúmina –Al2O3
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POROSIDADlos poros representan el defecto de mayor importancia presente en losmateriales cerámicos poli cristalinos.
La presencia de poros suele ser perjudicial para las propiedades mecánicasde los materiales cerámicos
La presencia de poros es una de las razones por las cuales los materiales cerámicosmuestran un comportamiento tan frágil bajo carga a la tensión.
La presencia de poros por otra parte, puede resultar de utilidad para incrementarla resistencia al choque térmico.
Fig. Tamaño de granos y porosidad de
un material cerámico
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La porosidad aparente (Pa)
mide los poros interconectados y determina la permeabilidad
Wd: pero del material cerámico secoWs: peso despues de estar suspendido en aguaWw: pero despues de ser retirado del agua
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SINTERIZACIÓN
Etapa importante en la fabricación de materiales cerámicosestructurales.
Difícil definición.“Proceso por el cual un conjunto de partículas,compactadaso no, se aglomeran o unen químicamente formando uncuerpo coherente bajo la influencia de una temperatura
elevada”Más sencillo: unión de partículas a elevada temperatura
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SINTERIZACIÓN EN ESTADO SÓLIDO
• 4h 8h 16h
32h 96h 408h
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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SINTERIZAC
Tamaño de partícula
Forma y topografía de las partículas
Microestructura de la partícula
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PROPIEDADES MECÁNICAS
Las propiedades mecánicas más estudiadas son:• DUREZA
• TENACIDAD• RESISTENCIA MECÁNICA
También se estudia resistencia a al oxidación, al
choque térmico, al desgaste y a la fluencia lenta.
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Propiedades mecánicas y químicas
Materialdensidad(kg/m3)
Resistenciacompresión
(Mpa)Al2O3 385 345Si3N4 319 690
SiC 310 550ZrO2 9% MgO 550 690
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DUREZALa forma habitual de medir la dureza en materiales cerámicos es
mediante dureza Vickers o Knoop (penetradores de diamante).En general se calcula como:
La dureza se ve influenciada por:
- cantidad de fase intergranular- tipo de fase intergranular- porosidad (relación lineal entre 90-100% D.T.)- relación de fases presentes
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Resistencia a la dureza de materialescerámicos
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Comparación de los valores de resistenciaobtenidos endistintos ensayos
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TENACIDAD A LA FRACTURA K IC
Debido a su enlace los materiales cerámicos presentan unamuy baja tenacidad a la fractura.Materiales comoSi3N4 y SiCpresentan valores cercanos a3MPa√ m, dentro de los cerámicos lacirconia ZrO2es el
más tenaz alcanza valores de hasta12MPa√m .La tenacidad aumenta con:- La relación de aspecto- El tamaño de grano
- La cantidad de fase intergranular
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Composición y caracteristicas de algunos vidrios comerciales comunes
Tipo de vidrio Caracteristicas y aplicaciones
Sílice fundida Alta temperatura de fusión, resistente alchoque térmico.
Sílice (96)% Resistencia al choque térmico y al ataquequímico
Borosilicato (pírex) Resistencia al choque térmico
Recipientes Baja temperatura de fusión ,conformación fácil, durabilidad.
Fibra de vidrio Fácilmente estiradas en forma def ibrrasmateriales compuestos de resina vidrio
Vidrio óptico Alta densidad y alto índice de refracción.
vitroceramica Resistente al choque térmico.
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COMPARACION DE PROPIEDADES FISICAS DE VIDRIO Y VIDRIADO DE LA MISMA
COMPOSICION
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DISTRIBUCIÓN DE TENCIONESRESIDUALES SOBRE UNA PLACA DE VIDRIO
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La figura Nº 1 (a) muestra undiagrama TTT para un vidrio.
CAMBIOS EN LA FASE DE UN VIDRIO A CAUSA DE LA TEMPERATURA ADETERMINADOS TIEMPOS
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INTRODUCCIÓN
Producción De vidrios ycementos
Combustibles
Manufactura,conformado ytratamiento de
metales
productosquímicos
orgánicos einorgánicos
Los refractoreshacen posible
nuestraproductividad
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El materialrefractarioconocido porexcelencia es
la cerámica
Los materiales refractarios cerámicos sonaquellos cuyo punto de fusión es mayor a
1700 °C.
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CLASIFICACIÓN DE LOS REFRACTARIOS
Refractarios
Finalidad
Densos
Aislantes
Presentación
Conformados
Sin forma
Fibras
Naturaleza
química
Ácidos
Neutros
Especiales
Básicos
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PROPIEDADES LADRILLO DE CARBON REVESTIMIENTO
MODULO DE ELASTICIDAD 0.7 X 1.4x106
MODULO DE ROTURA 3000 2200
RESISTENCIA A LACOMPRESION 8000 2200
RESISTENCIA A LA TENSION 1100 2000
Ladrillos refractarios
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Refractarios ComposiciónMagnesita Si presentan contenidos de MgO
comprendidos entre el 90 y el 97%
Dolomía Si el (%CaO + %MgO> 80 %Magnesia-cromo Si contiene entre el 5 y el 18 % de
Cr2O3Cromo-magnesia Si presentan un % Cr2O3
comprendido entre el 18 y el 32 %Cromiita Si el contenido de Cr2O3 es
superior al 32 %Carburo de silicio % SiC > 50 %
Carbono con base grafito > 30 % grafito + arcilla
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COMPOSICION DE REFRACTARIO
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• En la actualidad es frecuente la apariciónde lesiones en este sistema deestructuras.
Fallasestructur
ales
Fisuraso grietas
Pandeos
Desprendimientos
puntuales
Exfoliaciones y
humedad
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Pandeo de ladrillos
• Esta falta de apoyogenera la transmisiónde cargas de la hojaexterior de ½ pié deladrillo, lo que generagiros y pandeos en lafábrica. Estospandeos puedenafectar únicamente alchapado del frente del
forjado o a pañoscompletos de lafachada con elconsiguiente peligrode desprendimiento.