MATERIALES
VITROCERAMIC OS Presentado por: Marcelo Vilca Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica
Química Aplicada
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Los materiales cerámicos pueden clasicarse, según sus aplicaciones, en uno de los grupos siguientes:
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Los vidrios forman un grupo familiar de cerámicas las aplicaciones típicas son recipientes, ventanas, lentes ! "ra de vidrio# Los vidrios son silicatos no cristalinos $ue contienen otros ó%idos, principalmente &a', (a)', *)' ! +l)', los cuales in-u!en en las propiedades del vidrio# Materiales &erámicos ('
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Este proceso, denominado desvitricación, es ordinariamente evitado !a $ue el vidrio desvitricado, siendo policristalino, (o es transparente# .in em"argo, en algunos vidrios esta transformación de desvitricación puede ser controlada /asta el punto de $ue puede producirse un material de grano mu! pe$ue0o el cual est1 li"re de estas tensiones residuales esto se denomina a menudo una Vitrocerámica#
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2na Vitrocerámica es un material de grano mu! pe$ue0o 34,5 6 5um7, li"re de tensiones residuales, o"tenido por desvitricación de un 849 del material#
El vidrio 3549 del material7 rellena los espacios entre granos, dando lugar a una
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Las vitrocerámicas son unos de los materiales cerámicos más sosticados, pues com"inan la naturalea de los cerámicos cristralinos ! los vidrios#
.on vidrios a los $ue se le /a dado forma ! despu1s se les /a aplicado un tratamiento
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Los materiales vitrocerámicos se producen, generalmente, mediante cristaliación controlada de vidrios apropiados#
Las vitroceramicas comienan por o"tenerse como un producto común de vidrio# .e conforma la piea mientras el material esta en su forma vítreo, así puede o"tenerse formas complicadas# 2na ve o"tenido el producto con la forma deseada, ! por medio de un tratamiento t1rmico cuidadosamente controlado, cristalia cerca
'A"RICACI(# po)e)tes *ásicos de las Vitrocerámicas La sílice 3 .i') 7, aisladamente o en com"inación con otros ó%idos cerámicos representa una gran fracción de los materiales cerámicos disponi"les en Ingeniería# Por
ser
semiconductor,
'A"RICACI(# po)e)tes *ásicos de las Vitrocerámicas ;%ido de aluminio 3+l)'7 +lúmina: Material cerámico avanado $ue más se usa 6 Es $uímicamente esta"le en una gran variedad de am"ientes severos, en los $ue el aluminio se o%idaría# 6 El +l)' tiene una temperatura de fusión
'A"RICACI(# M+todos de ,a*ricaci-) E%isten tres vías principales para producir vitrocerámicas :
>ratamiento t1rmico del vidrio sólido 3desvitricación controlada7, la vía tradicionalmente utiliada#
Enfriamiento controlado de un vidrio fundido, conocido como m1todo petrúrgico#
.interiación ! cristaliación de polvos
'A"RICACI(# Tratamie)to T+rmico del Vidrio S-lido $es.itri1caci-) Co)trolada3 Co),ormado de .idrio/ En general, el conformado de las vitrocerámicas se realia mediante dos tipos de t1cnicas: -
Moldeo a presión 6 soplado6laminado, etc# ?undición
'A"RICACI(# Tratamie)to T+rmico del Vidrio S-lido $es.itri1caci-) Co)trolada3 Co),ormado de .idrio moldeo por presión o por soplado# &onsisten en presionar o conformar una /ornada de polvo vítreo en la forma deseada previamente
'A"RICACI(# Tratamie)to T+rmico del Vidrio S-lido $es.itri1caci-) Co)trolada3 Co),ormado de .idrio/ moldeo por fundición# .e "asan en conformar el vidrio cuando se encuentra en su fase lí$uida antes de enfriarlo para
'A"RICACI(# Tratamie)to T+rmico del Vidrio S-lido $es.itri1caci-) Co)trolada3 $ESVITRI'ICACI&#: tratamiento secundario# @(ucleación: "aAas temperaturas B C.emillas 3>i')7 cerca del punto de recocido de la matri vítrea /u1sped# @ &recimiento de núcleos: altas temperaturas#
4ROCESO
4RO4IE$A$ES Coe1cie)te de dilataci-) t+rmica *a5o/ +l aumentar la temperatura en D44&, sólo se dilata 4,4)Dmm# .e dilata 84 veces menos $ue el vidrio, 584 veces menos $ue el acero ino%ida"le#
4RO4IE$A$ES
E6cele)te t+rmico/
resiste)cia
al
c7o8ue
&/o$ue el1ctrico se reere a la rotura de algún material al sufrir un cam"io drástico de temperatura# .ucede cuando un material solido se $uie"ra al someterse a un aumento o descenso de la temperatura La resistencia al c/o$ue t1rmico es el resultado de los "aAos coecientes de dilatación característicos de estos materiales
4RO4IE$A$ES
9ra) resiste)cia mecá)ica/ La resistencia de las vitroceramicas al impacto mecánico es consecuencia de la eliminación de los poros, $ue actúan como puntos de concentración de tensiones#
Ele.ada dura*ilidad 8uímica:
Fesistencia $ue presenta un material, en este caso, al ponerlo en contacto con soluciones acuosas de ácidos, "ases ! sales.
4RO4IE$A$ES
Alta te)acidad ; dure
$ure
4RO4IE$A$ES
A)isotropía de la co)ducti.idad
Esta no es una propiedad $ue se d1 en general en las vitrocerámicas sino en particular en las de uso para cocinas# Los materiales vitrocerámicos son, en general, "uenos conductores# En el caso particular de las vitrocerámicas de cocina interesa tener una mu! "aAa conductividad en las direcciones contenidas en un plano ! una conductividad mu! alta en la dirección perpendicular# Ge esta manera se consigue transmitir mu! "ien el calor a la "ase de los recipientes situados encima pero se evita $ue se transmita calor en las onas de alrededor# &on esta medida se consigue un propósito do"le: Por una parte se evita la p1rdida de energía por
A4LICACIO#ES =or)os3 placas de .itrocerámicas para coci)a ; c7ime)eas/ Ge"ido a su "aAa dilatación t1rmica, gran resistencia a altas temperaturas ! al c/o$ue t1rmico, permite el paso de la lu visi"le e infrarroAa pero no se calienta lateralmente con lo $ue podemos tener onas a D44 <& ! onas a
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Vitroceramicas para impla)tes de)tales
2na de las principales características del "iosilicato consiste en $ue es "ioactivo# +l entrar en contacto con -uidos corporales como la saliva ! el plasma sanguíneo, el "iosilicato pasa por reacciones $ue llevan a la formación de una capa de /idro%icar"onato apatita 3H&+7 en su supercie, un compuesto similar $uímicamente a la fase mineral de los /uesos# Ge este modo, el material vitrocerámico "ioactivo tiene la capacidad de ad/erirse a /uesos, dientes e incluso a cartílagos# E%isten decenas de posi"les aplicaciones del "iosilicato en Medicina ! 'dontología#
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4ro;ectiles de alta .elocidad
&onsiste en una cerámica vítrea rica en sílice ! a "ase de cordierita, posee gran transparencia al radar, por lo $ue se usa en el fuselado aerodinámico $ue cu"re la antena de radar de los pro!ectiles#
"I"LIO9RA'IA :
illiam G# &allister, Jr CIntroducción a la &iencia e Ingeniería de los MaterialesK# &apítulo 5# Ed# Fevert1
James ?# ./acerlford CIntroducción a la &iencia de Materiales para IngenierosK# .e%ta Edición# &apítulo 5) Ed# Prentice Hall )44D
Gonald F# +seland @ C&iencia e Ingeniería
