INTRODUCCION:Ciertos materiales como los metlicos, por ejemplo, no son adecuados para ciertas aplicaciones de ingeniera, como por ejemplo: un aislante elctrico que tenga que soportar temperaturas altas, moldes para hornear, los cojinetes que generalmente soportan altas temperaturas y necesitan ser muy duros y rgidos; incluso, el material que recubre los transbordadores espaciales que alcanzan temperaturas exteriores muy altas, tales como los 1450C. As es como en los procesos de manufactura actual se han desarrollado procesos de transformacin de materiales, tales como los cermicos y las materias primas de los cuales se derivan stos, pues estos materiales tienen la particularidad de ser generalmente duros, rgidos, resistentes a las altas temperaturas, malos conductores del calor y de la electricidad e incluso inertes a productos qumicos, a los alimentos y al entorno.En s, los cermicos son compuestos de elementos metlicos y no metlicos. Actualmente, existe una gran variedad de cermicos disponibles para una amplia gama de aplicaciones industriales: estos cermicos se conocen como cermicos industriales, y estn generalmente como componentes para turbinas, automviles, vehculos aeroespaciales, intercambiadores de calor, semiconductores, sellos, prtesis y herramientas de corte.

ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LOS CERAMICOS:La estructura de los cristales cermicos suele estar comprendida por tomos de tamaos diferentes. Los enlaces entre estos tomos pueden ser o bien: covalentes o inicos, enlaces que en s son mucho ms fuertes que los enlaces metlicos. De ah que surjan valores caractersticos de propiedades en estos materiales: alta dureza, alta resistencia trmica o elctrica con valores mucho ms altos que para los metales.Adems de esto el tamao del grano tiene una influencia preponderante en la resistencia y propiedades de los cermicos: mientras ms fino sea el tamao del grano, ms elevada ser la resistencia y tenacidad de estos.

PROPIEDADES GENERALES DE LOS CERMICOS Y APLICACIONES:Debido a la sensibilidad a los defectos y fallas, as como a las grietas superficiales e internas, a la presencia de diferentes tipos y niveles de impurezas y debido a mtodos diferentes de manufactura, los cermicos pueden tener una amplia gama de propiedades: a continuacin se hablar de las mismas:Propiedades mecnicas:A continuacin se presentan los valores de las propiedades para los principales cermicos usados en ingeniera:

Sin embargo es de considerar que la resistencia a la tensin de los cermicos policristalinos aumenta con la reduccin en el tamao del grano y en la porosidad del cermico.Adems de ello el mdulo de elasticidad E est relacionado directamente con la porosidad.A diferencia de la mayor de metales y de los termoplsticos, los cermicos carecen de tenacidad al impacto y de resistencia al choque trmico por su carencia de ductilidad: una vez iniciada una grieta, esta se propaga con rapidez. Por sus propiedades incluso en los cermicos para condiciones determinadas se presenta un fenmeno conocido como fatiga esttica, en donde por la aplicacin de una carga a la tensin esttica durante un perodo de tiempo, estos materiales pueden fallar sbitamente.Los componentes cermicos que deben ser sometidos a esfuerzos a la tensin pueden ser preesforzados, es decir, si son componentes cermicos ya formados, se los somete a esfuerzos a la compresin. Con esto se mejora la tenacidad promoviendo el desarrollo de lo que se conoce como cermicos maquinables.

Propiedades fsicas:La gravedad especfica de los cermicos es relativamente baja para los cermicos a base de xidos, en comparacin con el del hierro.Tienen temperaturas de fusin o descomposicin muy elevadas.La conductividad trmica de los cermicos se reduce al incrementarse la temperatura y la porosidad, ya que el aire es un mal conductor trmico.La dilatacin trmica y la conductividad trmica inducen esfuerzos que pueden conducir al choque trmico o a la fatiga trmica. La tendencia hacia el agrietamiento trmico, es menor con una dilatacin trmica baja y conductividad trmica alta.Los cermicos a base de xidos son anistropos con respecto a la dilatacin trmica, este comportamiento causa esfuerzos trmicos que pueden llevar al agrietamiento al componente cermico.Otra caracterstica propia de los cermicos es que, a pesar de ser prcticamente resistivos, estos se pueden hacer semi o incluso superconductores, con el solo hecho de alearlos con ciertos elementos.

Aplicaciones: En la Medicina, se utilizan los biocermicos que son cermicos, que por su compatibilidad orgnica pueden utilizarse como prtesis para distintas partes del ser humano. Por su capacidad para soportar altas temperaturas, se los utiliza como materiales para elaborar componentes de motores de combustin interna, turbocargadores, motores a reaccin y turbinas de gas. Adems de ello, la posibilidad de elaborar un motor de combustin interna es una idea que sigue presente entre los ingenieros del mundo actual. Por su bajo valor de densidad se utiliza para reducir el peso de estructuras como motores. Por sus propiedades resistivas tambin se los utiliza en las industrias elctrica y electrnica; tienen adems buenas propiedades magnticas por las cuales pueden ser usados en imanes para bocinas. Se los utiliza tambin como recubrimientos de techos y de mquinas aeroespaciales.

MATERIA PRIMA PARA LA OBTENCION DE CERAMICOS:En s la primera materia prima siempre ha sido la arcilla, que tiene una estructura en forma de hoja de grano fino. Actualmente lo que ms se utiliza es el caoln que es una arcilla blanca formada por Silicato de aluminio con capas alternas dbilmente enlazadas con iones de silicio y de aluminio: cuando a esta se le agrega agua, sta se fija a las capas del caoln, hacindolas resbaladizas y le imparte a la arcilla su suavidad conocida y sus propiedades plsticas (hidroplasticidad) que la hacen moldeable.Otras materias primas de mucha importancia para la elaboracin de los cermicos son el pedernal, que es una roca formada por Slice de grano muy fino, SiO2, y el feldespato, que es en s un grupo de minerales cristalinos formados por silicatos de aluminio ms potasio, calcio o sodio. En su estado ms natural, estas materias primas contienen impurezas, que deben ser eliminadas antes de cualquier procesamiento posterior de los materiales en productos tiles de desempeo confiable: las materias primas altamente refinadas producen cermicos de propiedades mejoradas.

PRINCIPALES CERAMICOS DE LA INDUSTRIA: PROPIEDADES, COMPOSICION Y APLICACIONES:Cermicos obtenidos a partir de xidos:Almina: De composicin qumica, Al2O3, es el cermico a base de xido ms usado. Tiene una elevada dureza y una resistencia moderada. Aunque la almina existe en la naturaleza, contiene cantidades desconocidas de impurezas y posee propiedades no uniformes. Actualmente, el xido de Aluminio, el Carburo de silicio y muchos otros cermicos se manufacturan casi totalmente de manera sinttica, de modo que se puede controlar su calidad.El xido de Aluminio sinttico se obtiene por la fusin de la bauxita fundida (un mineral de xido de aluminio que es la fuente principal de este metal), limaduras de hierro y coque en hornos elctricos, El producto enfriado se tritura y despus se clasifica por tamao, haciendo pasar las partculas a travs de mallas estndar. Las piezas hechas de xido de aluminio se comprimen en fro y se sinterizan (cermicos blancos). Sus propiedades se mejoran mediante la adicin menor de otros cermicos como el xido de titanio y el carburo de titanio.Las estructuras que contienen almina se usan como materiales refractarios para aplicaciones de alta temperatura. Las propiedades mecnicas y fsicas de la almina son particularmente adecuadas en aplicaciones como aislantes elctricos y trmicos y en herramientas de corte y en abrasivos.

Zirconio: La Zirconia, ZrO2, de color blanco tiene buena tenacidad, resistencia al choque trmico, al desgaste y a la corrosin, baja conductividad trmica y bajo coeficiente de friccin. La Zirconia parcialmente estabilizada, PSZ, tiene alta resistencia y tenacidad y mejor rendimiento que la Zirconia, a la cual se le agregan xidos de calcio, Itrio o magnesio para obtenerla.Otras caractersticas importantes del PSZ son su coeficiente de dilatacin trmica, slo 20% por debajo de la del hierro, y su conductividad trmica, que es alrededor de un tercio de los otros cermicos. Por las propiedades mostradas, el PSZ es muy adecuado para componentes de motores trmicos, como por ejemplo camisas de cilindro y bujes para vlvulas, con el fin de mantener intacto el ensamble del motor de hierro fundido. Adems de esto, tambin se utiliza el PSZ para la elaboracin de los dados para la extrusin en caliente de los metales y para las perlas de Zirconia usadas como medio de esmerilado y de dispersin para recubrimientos para usos aeroespaciales, anticorrosivos, pinturas automotrices, y para impresiones finas y brillantes en empaques flexibles para alimentos.

Otros Cermicos importantes:Carburos: Se tienen los siguientes ejemplos:Carburo de Tungsteno (WC): Conformado adems por Cobalto que sirve de aglutinante: la cantidad de ste tiene una influencia determinante en las propiedades del material: La tenacidad se incrementa con el contenido de Cobalto, sin embargo la dureza, la resistencia mecnica y la resistencia al desgaste se reducen.Carburo de Titanio (TiC): Utiliza al Nquel y el Molibdeno como aglutinantes pero no es tan tenaz como el carburo de tungsteno, junto con este se lo utiliza como herramienta de corte y material para dados y troqueles.Carburo de Silicio (SiC): Tiene una buena resistencia al desgaste, al choque trmico y la corrosin. Tiene un coeficiente de friccin bajo, y conserva la resistencia mecnica a temperaturas elevadas. Es adecuado para componentes de alta temperatura en motores trmicos y tambin se utiliza como abrasivo. Se manufactura a partir de la arena de slice, el coque y pequeas cantidades de Cloruro de sodio y aserrn.

Nitruros: Es otra clase importante de cermicos:Nitruro de boro cbico (CBN): Es la segunda sustancia ms dura despus del diamante, se lo utiliza en herramientas de corte y como abrasivo en piedras de esmeril. Se fabrica sintticamente.Nitruro de Titanio (TiN): Se lo utiliza como recubrimiento de herramientas de corte. Mejora la vida de la herramienta en virtud de sus caractersticas de friccin baja.Nitruro de Silicio (Si3Na4): Tiene una elevada resistencia a la termofluencia a temperaturas elevadas, una dilatacin trmica baja y una conductividad trmica alta: por ello, es resistente al choque trmico. Es adecuado para aplicaciones estructurales a alta temperatura, como en componentes de motores y turbinas de gas.

Sialn: Est conformado de Nitruro de Silicio con adiciones de xido de aluminio, xido de Itrio y carburo de titanio. Tiene una resistencia ms elevada y una resistencia al choque trmico ms alta que la del nitruro de silicio: se lo utiliza para la fabricacin de herramientas de corte.

Cermets: Son combinaciones de una fase metlica unida con una fase cermica: Se lo conoce tambin como cermica negra o cermica prensada en caliente, combinan la resistencia a la oxidacin a alta temperatura de las cermicas con la tenacidad, resistencia al choque trmico y ductilidad de los metales. Segn sus composiciones qumicas pueden desempearse como materiales para herramientas de corte, toberas para motores a reaccin y frenos para aeronaves.

Slice: Los Silicatos son los productos de la reaccin de la Slice con los xidos de aluminio, magnesio, calcio, potasio, sodio y hierro. El silicato de aluminio y litio tiene una dilatacin trmica y conductividad trmica muy bajas y una resistencia al choque trmico buena. Sin embargo tiene una resistencia mecnica muy baja y una vida a la fatiga muy corta; por ello slo es adecuado para aplicaciones no estructurales, como convertidores catalticos, regeneradores y componentes de intercambiadores de Calor.

Tambin se halla una distincin especial de cermicos conocidos como cermicos nanofase, en los cuales se ha reducido el tamao de las partculas de los cermicos con tcnicas como la condensacin de gas. Este tipo de cermicos exhiben ductilidad a temperaturas significativamente inferiores a las de los cermicos convencionales: Son ms resistentes y ms fciles de fabricar y de maquinar, con menos defectos. Se aplican por ejemplo en la industria automotriz y como componentes de motores a reaccin.Fuente: Kalpakjian, Capitulo 8