Materiales Cerámicos Abdón Ortiz Flores - 1607195

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  • Materiales Cermicos Abdn Ortiz Flores - 1607195
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  • Materiales cermicos. Materiales cermicos Definicin de Materiales Cermicos Tipos de Enlaces Atmicos en Cermicos Propiedades de Cermicos Estructuras Cristalinas de los Cermicos Diagramas de Fases en Cermicos Procesamiento de materiales cermicos Aplicacin de cermicos avanzados Conclusiones reflexivas ndice:
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  • Materiales cermicos Etimologa: Cermica proviene de: Keramikos que significa cosa quemada El termino indica que las propiedades deseables de los cermicos se obtienen despus de un tratamiento trmico a alta temperatura coccin. Cermica de origen maya Datan de 700-900 DC La mayora de los cermicos son compuestos forados por elementos metlicos y no metlicos cuyo enlaces interatmicos puede se de carcter totalmente inico o bien de carcter predominantemente inico con algn carcter covalente. ndice
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  • Definicin Los materiales cermicos son compuestos qumicos constituidos por metales y no metales (xidos, nitruros, carburos, etc.) que incluyen minerales de arcilla, cementos y vidrios. Se trata de materiales/minerales que son aislantes trmicos y que a elevada temperatura y en ambientes agresivos, son ms resistentes que los metales y los polmeros. Presentan enlaces inicos o covalentes aunque el predominante es el ionico. ndice
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  • Enlaces en cermicos El tipo de enlace predominante es el inico Este tipo de enlace se da entre elementos cuyas electronegatividades sean diferentes. La fuerza que mantiene y da estabilidad a este enlace es de tipo electrosttica siendo as los compuestos enlazados parte positiva y negativa, catin y anin. Los cationes se mantiene unidos a los aniones y la fuerza de el enlaza ser proporcional a la diferencia en electronegatividades. Enlace inico Enlace covalente ndice
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  • Enlace inico En este enlace se puede considerar que un tomo, el electropositivo, da sus electrones de valencia y el otro, tomo electronegativo, gana dichos electrones para as completar el octeto. Analizando esto conforme a los orbitales atmicos veremos que los electrones se encontraran con mayor probabilidad en cargados hacia el tomo mas electronegativo y con una pequea distribucin en el tomo electropositivo. ndice SiguienteAtrs
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  • Si nos centramos en la densidad electrnica observaremos que todos lo electrones se encontraran con una mayor probabilidad dentro alrededor del tomo mas electro negativo. Atrs ndice
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  • Los cermicos tambin presentan enlaces covalentes Este tipo de se consigue compartiendo electrones entre tomos vecinos. Dos atomos unidos covalentemente contribuyen cada uno al enlace con al menos un electrn, los electrones compartidos se considera de los dos tomos. En Este enlace todos los elementos busca configuraciones mas estables como las de los gases nobles, esto compartiendo electrones para completas su octeto. ndice SiguienteAtrs
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  • El enlace covalente es direccional, existe entre tomos especficos y solo en la direccin que hay electrones compartidos. Analizando los orbitales de los enlaces covalentes observamos que los electores tomas una distribucin que generalmente no se inclina hacia ninguno de los tomos en el caso de los enlaces covalentes polares y distribuciones donde los electrones se posicionan ligeramente en el atomo mas electronegativo. Atrs ndice
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  • Propiedades mecnicas La aplicacin de los cermicos, estn limitadas en gran medida debido a sus propiedades mecnicas. Como principal desventaja tenemos la fractura catastrfica d forma frgil con muy poca absorcin de energa. ndice Siguiente
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  • Fractura frgil: A temperatura ambiente los cermicos cristalinos y no cristalinos se generalmente rompen sin que en ellos ocurra alguna Fractura frgil: consiste en formacin y propagacin de fisuras a travs de la seccin de un material en una direccin perpendicular ala carga aplicada, el crecimiento de grietas normalmente ocurre a travs de los granos y a los largo de determinados planos cristalogrficos, lo cuales son de alta densidad atmica. La existencia a la fractura medida en los materiales cermicos es sustancialmente menor a la predicha por la teora basada en las fuerzas de enlace entre tomos. SiguienteAtrs ndice Esto puede explicarse por al presencia de pequeos defectos en el material los cuales actan como concentradores de la tencin es decir lugares en los cuales la magnitud de la tencin aplicada es amplificada. El grado de amplificacin de la tencin depende de la longitud de la grieta y el radio de curvatura de su uno de acuerdo con la ecuacin, siendo mayor para defectos largos y puntiagudos. Estos concentradores en la tencin pueden ser fisuras muy pequeas superficiales o internas, poros internos y puntos triples entre varios granos, los cuales son virtualmente imposibles de eliminar o controlar
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  • Comportamiento tensin-deformacin Modulo de rotura El comportamiento tencin - deformacin de las cermicas frgiles usualmente no se describe mediante el ensayo de traccin comn, por dos razones. 1 es difcil preparar y ensayar probetas de traccin con la geometra requerida 2 existe una diferencia significativa entre los resultados obtenidos a partir de ensayos conducidos bajo cargas de compresin y traccin. Por consiguiente frecuentemente se emplea un ensayo de flexin, en el cual una probeta en forma de barra con seccin rectangular o circular es flexionada usando una tcnica de 3 o 4 puntos de aplicacin de la caga; el esquema de aplicacin de carga por tres puntos se ilustra. ndice Siguiente - En el punto de aplicacin de la carga, la superficie superior esta sometida a un estado de compresin mientras la up inferior esta sometida a traccin. La tensin se calcula a partir del espeso de la probeta el momento de flexin y el momento de inercia de la seccin; estos parmetros estn indicados en la fig. El modulo de rotura es la tensin mxima o tencin de fractura en el ensayo de flexin. Atrs
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  • Comportamiento elstico El comportamiento elstico tencin- deformacin de los materiales cermicos ensayados a flexin es similar al comportamiento de los metales en ensayos de traccin; existe una relacin lineal entre la tencin y deformacin. La pendiente en la regin elstica es el modulo de la elasticidad; la gama de mdulos esta comprendida entre 7x104 y 50x103 MPa y es ligeramente mayor que para los metales ndice SiguienteAtrs
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  • Influencia de la porosidad Al procesar cermicos muchas veces lo materias precursoras estn en forma de polvos, dichos polvos son compactados y posterior mene llevados a un tratamiento trmico, en el compactado quedan una gran cantidad de poros o espacio libres de materia solida, y posteriormente estos espacios se eliminan en el tratamiento trmico pero dicho tratamiento no elimina completamente los poros y la porosidad es considerada permanente. Cualquier porosidad residual tendr un efecto negativo en las propiedades elsticas y la resistencia. ndice SiguienteAtrs
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  • Fluencia en caliente Usualmente los cermicos presentan deformacin por fluencia al ser expuestos a tenciones a temperaturas elevadas, la deformacin por fluencia de los cermicos es similar a la de los metales pero esta ocurre a temperaturas mucho mas altas ndice Atrs
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  • Estructuras cristalinas Los materiales cermicos pueden ser pensados como compuesto de iones elctricamente cargados en lugar de tomos. Los iones metlicos, cationes ceden sus electrones de valencia a los aniones y cada uno obtiene carga positiva y negativa respectivamente. Los cermicos poseen estructuras mas complejas que los metales debido a que estn compuestos de por lo menos dos elementos. Los iones determinan la estructura cristalina de acuerdo a: Valor de la carga elctrica: El cristal debe ser elctricamente neutro mismo numero carga de los aniones debe ser igual al de los cationes. ndice Siguiente
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  • Numero de coordinacin: 2 3 4 6 8 Geometra de coordinacin Siguiente Atrs
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  • Estructuras en los ceramicos Estructuras tipo AX ndice Cermicos formados por silicatos
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  • Estructuras tipo AX El numero de cationes y de aniones es el mismo A indica el catin y X el anin. Existen varias estructuras cristalinas para los compuestos AX cada una se escribe mediante el nombre de un material que tiene esta particular estructura: Estructura del cloruro sdico Estructura del Cloruro de Cesio Estructura del sulfuro de cinc ndice Atrs
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  • Estructura del cloruro sdico Algunos materiales que presentan esta estructura son: NaCl, MgO, MnS, LiF y FeO ndice Atrs
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  • Estructura del Cloruro de Cesio El numero de coordinacin es 8 para ambos tipos de iones. Los aniones esta colocados en los vrtices del cubo mientras que los cationes se posicionan en el centro de cada cubo, si se colocan los cationes en el sito de los aniones se representa la misma estructura. Aunque se parece a una BCC esta estructura no lo es, pues los iones que ocupan la red son distintos. Atrs ndice
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  • Estructura del sulfuro de cinc (blenda ) El numero de coordinacin es 4, esto supone una forma tetradrica, es tambin nombrada estructura de la blenda o de la esfalerita, nombre que tambin se le da al mineral del de sulfuro de cinc.