Materiales Ceramicos

Materiales Cerámicos

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 de esfuerzo, reduciendo la resistencia a los esfuerzos mencionados.

El módulo de elasticidad alcanza valores bastante altos del orden de 311 GPa en el caso del Carburo de Titanio (TiC). El valor del módulo de elasticidad depende de la temperatura, disminuyendo de forma no lineal al aumentar ésta.

Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidez de la estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de deslizamientos para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta. Con los materiales no cristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa es la principal causa de la deformación plástica, y también es muy lenta. Aun así, es omitido en muchas aplicaciones de materiales cerámicos.

Tienen elevada resistencia a la compresión si la comparamos con los metales incluso a temperaturas altas (hasta 1.500 °C). Bajo cargas de compresión las grietas incipientes tienden a cerrarse, mientras que bajo cargas de tracción o cizalladura las grietas tienden a separarse, dando lugar a la fractura.

Los valores de tenacidad de fractura en los materiales cerámicos son muy bajos (apenas sobrepasan el valor de 1 MPa.m^1/2), valores que pueden ser aumentados considerablemente mediante métodos como el reforzamiento mediante fibras o la transformación de fase en circonia.

Una propiedad importante es el mantenimiento de las propiedades mecánicas a altas temperaturas. Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.

Materiales cerámicos

• Nitruro de silicio (Si₃N₄), utilizado como polvo abrasivo.
• Carburo de boro (B₄C), usado en algunos helicópteros y cubiertas de tanques.
• Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en abrasivos y como material refractario.
• Diboruro de magnesio (MgB₂), es un superconductor no convencional.
• Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor.
• Ferrita (Fe₃O₄) es utilizado en núcleos de transformadores magnéticos y en núcleos de memorias magnéticas.
• Esteatita, utilizada como un aislante eléctrico.
• Óxido de uranio (UO₂), empleado como combustible en reactores nucleares
• Óxido de itrio, bario y cobre (YBa₂Cu₃O_7-x), superconductor de alta temperatura.

Comportamiento refractario

Algunos materiales cerámicos pueden soportar temperaturas extremadamente altas sin perder su solidez. Son los denominados materiales refractarios. Generalmente tienen baja conductividad térmica por lo que son empleados como aislantes. Por ejemplo, partes de los cohetes espaciales son construidos de azulejos cerámicos que protegen la nave de las altas temperaturas causadas durante la entrada a la atmósfera.

Por lo general los materiales cerámicos presentan un buen comportamiento a alta temperatura mientras que pueden sufrir roturas por choque térmico a temperaturas inferiores.

• Termofluencia: La conservación de las propiedades mecánicas a altas temperaturas toma gran importancia en determinados sectores como la industria aeroespacial. Los materiales cerámicos poseen por lo general una buena resistencia a la termofluencia. Esto es debido principalmente a dos factores en el caso de cerámicos cristalinos: altos valores de temperatura de fusión y elevada energía de activación para que comience la difusión.

• Choque térmico: Se define como la fractura de un material como resultado de un cambio brusco de temperatura. Esta variación repentina da lugar a tensiones superficiales de tracción que llevan a la fractura. Entre los factores que condicionan la resistencia al choque térmico toma gran importancia la porosidad del material. Al disminuir la porosidad (aumentar la densidad) la resistencia al choque térmico y las características de aislamiento se reducen, mientras que la resistencia mecánica y la capacidad de carga aumentan. Muchos materiales son usados en estados muy porosos y es frecuente encontrar materiales combinados: una capa porosa con buenas propiedades de aislamiento combinada con una delgada chaqueta de material más denso que provee resistencia.

Comportamiento eléctrico

Aislamiento eléctrico y comportamiento dieléctrico

La mayoría de los materiales cerámicos no son conductores de cargas móviles, por lo que no son conductores de electricidad. Esto se debe a que los enlaces iónico y covalente restringen la movilidad iónica y electrónica, es decir, son buenos aislantes eléctricos. Cuando son combinados con fuerza, permite usarlos en la generación de energía y transmisión.

Las líneas de alta tensión son generalmente sostenidas por torres de transmisión que contienen discos de porcelana, los cuales son lo suficientemente aislantes como para resistir rayos y tienen la resistencia mecánica apropiada como para sostener los cables.

Una sub-categoría del comportamiento aislante es el dieléctrico. Un material dieléctrico mantiene el campo magnético a través de él, sin inducir pérdida de energía. Esto es muy importante en la construcción de condensadores eléctricos.

La cerámica dieléctrica es usada en dos áreas principales: la primera es la pérdida progresiva de dielectricidad de alta frecuencia, usada en aplicaciones tales como microondas y radio transmisores; la segunda, son los materiales con alta dielectricidad constante (ferroeléctricos). Aunque la cerámica dieléctrica es inferior frente a otras opciones para la mayoría de los propósitos, generalmente ocupa estos dos dichos muy bien.

Superconductividad

Bajo ciertas condiciones, tales como temperaturas extremadamente bajas, algunas cerámicas muestran superconductividad. La razón exacta de este fenómeno no es conocida, aunque se diferencian dos conjuntos de cerámica superconductora.

El compuesto estequimétrico YBa₂Cu₃O_7-x, generalmente abreviado YBCO o 123, es particularmente muy conocido porque es fácil de hacer, su manufactura no requiere ningún material particularmente peligroso y tiene una transición de temperatura de 90 K (lo que es superior a la temperatura del nitrógeno líquido, 77 K). La x de la fórmula se refiere al hecho que debe ser ligeramente deficiente en oxígeno, con un x por lo general cercano a 0.3.

El otro conjunto de cerámicas superconductoras es el diboruro de magnesio. Sus propiedades no son particularmente destacables, pero son químicamente muy distintos a cualquier otro superconductor en que no es un complejo de óxido de cobre ni un metal. Debido a esta diferencia se espera que el estudio de este material conduzca a la interiorización del fenómeno de la superconductividad.

 Semiconductividad

Hay cierto número de cerámicas que son semiconductivad. La mayoría de ellas son óxidos de metales de transición que son semiconductores de tipos II-IV, como el óxido de zinc.

La cerámica semiconductora es empleada como sensor de gas. Cuando varios gases son pasados a través de una cerámica policristalina, su resistencia eléctrica cambia. Ajustando las posibles mezclas de gas, se pueden construir sensores de gas sin demasiado costo.

Conformado de los polvos

El objetivo principal del conformado es dar forma y consistencia a la masa de polvos que dé lugar a un aumento de la densidad y, por lo tanto, a una mejora de las propiedades mecánicas. Existen dos formas de realizar el conformado: mediante la aplicación de presión y temperaturas elevadas. Con la aplicación de presión y temperatura, el proceso es similar a si no aplicásemos altas temperaturas, pero obtenemos productos más densos y homogéneos a la vez que ahorramos materias primas.

• Prensado uniaxial: (en caliente o en frío). Consiste en la aplicación de presión en una única dirección hasta conseguir la compactación de los polvos cerámicos. La pieza así conformada tendrá la forma de la matriz y las superficies con las que se aplica la presión.
• Prensado isostático en caliente o en frío. Consiste en compactar los polvos encerrándolos herméticamente en moldes elásticos típicamente de goma, látex o PVC, aplicándoles presión hidrostática mediante un fluido que puede ser agua o aceite. El fundamento de este proceso es el Principio de Pascal, de este modo conseguimos compactar uniformemente y en todas las direcciones el material.
• Slip Casting: Se fundamenta en el moldeo por barbotina de la cerámica tradicional, mediante el cual obtenemos piezas de espesores pequeños utilizando moldes porosos.

Bibliografía

http://www.mitecnologico.com/Main/MaterialesCeramicos

http://es.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A1mica_t%C3%A9cnica

Termoplasticos

Polimeros Termoplásticos

El termoplástico es una mezcla de ingredientes sólidos, (resinas, pigmentos. cargas y microesferas de vidrio). que se hace liquida cuando se la calienta, y luego se solidifica nuevamente cuando se enfría. Cuando se lo usa sobre pavimento asfáltico, la alta temperatura causa que el termoplástico y el asfalto se fundan juntos para formar una unión muy fuerte. Cuando se usa en pavimento de concreto, el gran calor permite que el termoplástico moje la superficie de la imprimación para mejorar la adherencia.

Los materiales termoplásticos se aplican usualmente en espesores entre 1,50 mm y 3,00 mm. El tiempo de curado varia entre 1 a 10 minutos, dependiendo de las temperaturas del aire, del sustrato, de la formulación y la calidad del sustrato.

Color a temperatura maxima

Blanco 220ºC

Amarillo Cromo 200ºC

En lo posible, se tratará de no alcanzar estas temperaturas.

Existen diferentes tipos de material termoplástico, entre los más comunes están:

·         Polietileno: es el polímero más popular del mundo, se encuentra en los empaques,las bolsas, los juguetes, los frascos y hasta en los chalecos anti balas.

·         Polipropileno: de menor densidad y gran resistencia; se encuentra en los parachoques de los autos, botellas, depósitos de combustible y en algunas fibras sintéticas.

·         Poliestireno: sus costos son muy bajos, pero no resiste altas temperaturas; se usa en la fabricación de televisores, impresoras, maquinas de afeitar, indumentaria deportiva, salvavidas y cascos de ciclismo.

·         Policloruro de vinilo: tiene buena resistencia eléctrica y a la llama; se utiliza para ventanas, tuberías, cables, juguetes, calzado, pavimento y recubrimientos y todo tipo de tubo termoplástico.

·          Teflón: soporta grandes temperaturas sin deformarse, además es antiadherente; se utiliza en enseres de cocina, revestimientos de aviones y cohetes, revestimiento de cables, mangueras y pinturas.

·         Nilon: tiene buena resistencia a los aceites, grasas y solventes, pero se ablanda a temperaturas no muy altas; se usa mucho en la ingeniería mecánica para engranajes, rodamientos y asientos de válvulas; también en el embalaje de alimentos y medicamentos, en prendas de vestir, cerdas para cepillos de dientes, paracaídas, cuerdas de guitarra, cremalleras y tornillos.

·         PVC: El poli (cloruro de vinilo) es el plástico que en la ferretería se conoce como PVC. Éste es el PVC con el cual se hacen los caños y los caños de PVC están por todas partes. La plomería de su casa es probablemente de PVC, a menos que sea una casa más vieja. Los caños de PVC es lo que utilizan las escuelas secundarias rurales de bajo presupuesto para hacer los arcos en sus canchas de fútbol. Pero hay más que las cañerías para el PVC. Los revestimientos "vinílicos" en las casas se hacen de poli (cloruro de vinilo). Dentro de la casa, el PVC se utiliza para hacer linóleo para los pisos. En los años '70, el PVC fue utilizado a menudo en los automotores, para hacer techos vinílicos.

El PVC es útil porque resiste dos cosas que se odian mutuamente: fuego y agua. Debido a su resistencia al agua, se lo utiliza para hacer impermeables y cortinas para baño, y por supuesto, caños para agua. También tiene resistencia a la llama, porque contiene cloro. Cuando usted intenta quemar el PVC, los átomos de cloro son liberados, inhibiendo la combustión.

Estructuralmente, el PVC es un polímero vinílico. Es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro. Es producido por medio de una polimerización por radicales libres del cloruro de vinilo.

Ningún material de demarcación es afectado por la temperatura tanto como el termoplástico, este requiere una temperatura constante de aplicación dentro de un rango especificado; un limite de hasta seis horas de calentamiento continuo; una temperatura superficial mínima (determinada a la sombra), y una temperatura de sensación térmica mínima. Estas restricciones son necesarias para evitar incendios, quemado y deterioro del material, y para ayudar a la adhesión. Siempre controle que se cumplen las recomendaciones del fabricante respecto de las temperaturas. 

La agitación también es importante para todo termoplástico fundido. Una agitación insuficiente provoca que las microesferas de vidrio mezcladas en la masa se asienten, provocando defectos de calidad.

Frecuentemente, el pliego o el fabricante del material, exigen el uso de Selladores o Imprimaciones para pavimentos en condiciones marginales.

Después de la aplicación del termoplástico y de dejarlo enfriar, controle la adhesión. Sobre asfalto, pele el termoplástico - El asfalto debería estar pegado en el lado inferior. Sobre pavimentos de cemento, golpee el material con un golpe seco de un martillo. Si parte del material permanece unido al sustrato, la unión es buena. 

El termoplástico se astillará si la adherencia es deficiente.

Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces.

Los principales son:

• Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón 
• Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craque del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.
• Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas.
• Derivados del caucho Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.

Bibliografia

http://resinasepoxi.com.ar/adhesivos/termoplasticos

http://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1stico

http://pslc.ws/spanish/plastic.htm