Introducción a la cerámica

La cerámica se considera un material sólido inorgánico, no metálico, compuesto por átomos metálicos, no metálicos o metaloides, mantenidos principalmente en enlaces iónicos o covalentes. Conocidas por sus propiedades frágiles, las cerámicas son duras, fuertes a la compresión y débiles a la cizalla y la tensión. También soportan la erosión química y las altas temperaturas. La cerámica forma parte de nuestra vida cotidiana sin darnos cuenta; nos rodea desde productos de construcción doméstica e industrial, vajilla y arte hasta dispositivos médicos y microchips.

La cerámica ocupa un lugar especial en la historia. Los seres humanos la utilizaron inicialmente para elaborar objetos de alfarería, como ollas y otros utensilios huecos. En un principio, fabricaban la cerámica a partir de arcilla pura o mezclada con otros materiales, como el sílice, y luego la endurecían y sinterizaban con el fuego. Más tarde, el recubrimiento de esmalte amorfo creó superficies lisas y coloreadas y redujo la porosidad.

Tradicionalmente, las materias primas utilizadas en la cerámica han sido minerales similares a la arcilla, como la caolinita. Más recientemente, las industrias han adoptado ampliamente el óxido de aluminio, también conocido como alúmina. Las cerámicas avanzadas incorporan materiales como el carburo de silicio y el carburo de tungsteno, ambos reconocidos por su resistencia a la abrasión, lo que los hace útiles en equipos de trituración y operaciones mineras. Las industrias médica, eléctrica y electrónica también emplean cerámicas avanzadas. A medida que las materias primas se van agotando, se ha desarrollado la creación de arena sintética para su uso en la cerámica. La arena sintética es una arena deficiente en arcilla, mezclada con bentonita u otro material similar a la arcilla para hacerla apta para el moldeo.

Materiales cerámicos genéricos

Los dos tipos de cerámica son la cristalina y la no cristalina. Las cerámicas cristalinas no son susceptibles de una amplia gama de procesos; pueden ser moldeadas in situ o formadas con polvos y sinterizadas para formar un cuerpo sólido. Las técnicas de conformación pueden variar entre el moldeado a mano, la fundición en barbotina, la fundición en cinta, el moldeo por inyección, el prensado en seco, etc. Las cerámicas no cristalinas son básicamente vidrio y suelen formarse mediante fusión. La conformación del vidrio puede consistir en llevar el material cerámico a un estado totalmente fundido y fundirlo o llevarlo a un estado semifundido (como el caramelo) y soplarlo en un molde.

Los materiales cerámicos tienen propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas específicas. Las propiedades mecánicas se centran principalmente en la resistencia del material, como la elasticidad, la resistencia a la tracción, la resistencia a la compresión, la resistencia al cizallamiento, la tenacidad y la ductilidad a la fractura (baja en los materiales frágiles) y la dureza a la indentación. Las propiedades eléctricas se refieren a los semiconductores, la superconductividad, la ferroelectricidad y los superconductores, y un coeficiente térmico positivo. Las propiedades ópticas se centran principalmente en los filtros ópticos y las longitudes de onda guiadas, lo que ayuda a desarrollar tecnologías de fibra óptica, visión nocturna, militares, LED (diodo emisor de luz) y otras diversas.

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