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Metal - Wikipedia, la enciclopedia libre

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La arcilla es la base de los materiales cerámicos tradicionales

Un material cerámico es aquel constituido por sólidos inorgánicos metálicos o no metálicos que ha sido fabricado mediante tratamiento térmico. Las cerámicas tradicionales están compuestas de arcilla, sin embargo en la actualidad existen numerosos materiales cerámicos de diferente composición que tienen muchas aplicaciones, por ejemplo en la industria aeronáutica y en medicina.​​ La pasta cerámica más básica es el barro común, o barro rojo que está formado por silicatos de aluminio procedentes de la descomposición de otras rocas primarias y puede tener diferentes impurezas como óxido de hierro que le da el tono rojizo. Para obtener objetos de cerámica a partir del barro es imprescindible un horno que caliente el material a altas temperaturas.​ Aunque los materiales cerámicos no son metales, pueden incluir en su composición átomos metálicos como el hierro o el aluminio. Los materiales cerámicos avanzados se fabrican a base de materias primas de alta pureza y composición química controlada, por ejemplo titanato de bario. El procesado está sujeto a un control preciso de tal forma que el producto final cuenta con una microestructura definida que asegura una alta fiabilidad para el fin para el que se ha diseñado, por ejemplo en medicina para huesos y articulaciones artificiales o implantes dentales. Las propiedades de estos materiales solo se consiguen después de un tratamiento térmico en el que se somete el material original a altas temperaturas, lo cual le confiere las características que se desean obtener.​

Propiedades

Los materiales cerámicos pueden tener una estructura cristalina o no cristalina (amorfa), en ocasiones una mezcla de ambas. Por ello las propiedades son diferentes dependiendo del tipo de material. En general se comportan como aislantes eléctricos y térmicos, presentan gran dureza y un elevado punto de fusión, gran resistencia a la compresión al desgaste y a la corrosión. Suelen presentar problemas de fragilidad, es decir tendencia a quebrarse o partirse con cargas de impacto bajas. Por ello se están desarrollando nuevos materiales cerámicos con mayor resistencia a la fractura.​

Clasificación de las cerámicas tradicionales

El ladrillo es uno de los productos cerámicos más antiguos utilizado por el hombre

Materiales cerámicos porosos

No han sufrido vitrificación, es decir, el material inicial no se llega a fundir. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:

Arcilla cocida. De color rojizo debido al óxido de hierro de las arcillas que la componen. La temperatura de cocción es de entre 700 a 1000 °C. Si una vez cocida se recubre con óxido de estaño (similar a esmalte blanco), se denomina loza estannífera. El horneado de arcillas ha sido esencial en la producción tradicional de baldosas, ladrillos, tejas, así como de todo tipo de recipientes de barro.

Loza italiana. Se fabrica con arcilla entre amarillenta y rojiza mezclada con arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción varía entre 1050 a 1070 °C.

Loza inglesa. Fabricada de arcilla arenosa de la que se elimina mediante lavado el óxido de hierro y se le añade sílex (25-35 %), yeso, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. La cocción se realiza en dos fases:

1. Cocido entre 1200 y 1300 °C.

2. Se extrae del horno y se cubre de esmalte. El resultado es análogo a las porcelanas, pero no es impermeable.

Refractarios. Se trata de arcillas cocidas porosas en cuyo interior hay unas proporciones grandes de óxido de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1300 y los 1600 °C. El enfriamiento se debe realizar lenta y progresivamente para no producir agrietamientos ni tensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3000 °C. La norma europea DIN 51060/ISO/R 836, considera resistente al calor aquel material que se reblandece a una temperatura inferior de 1500 °C; y refractario, aquel material que se reblandece con un mínimo de temperatura de 1500 °C y alta refractariedad para aquel material que se reblandece a una temperatura mínima de 1800 °C. La aplicación más usual son los Ladrillos refractarios, que deben soportar altas temperaturas en el interior de hornos.

Materiales cerámicos impermeables y semi-impermeables

La porcelana se caracteriza por su finura y transparencia tras la cocción.​

Se los ha sometido a temperaturas bastante altas en las que se vitrifica completamente la arena de cuarzo. De esta manera se obtienen productos impermeables y más duros. Los más destacados:

Gres cerámico común.- Se obtiene a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1300 °C. Es muy empleado en pavimentos.

Gres cerámico fino.- Obtenido a partir de arcillas refractarias (conteniendo óxidos metálicos) a las que se le añade un fundente (feldespato) con objeto de rebajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1300 °C. Cuando está a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina. La sal reacciona con la arcilla y forma una fina capa de silicoaluminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico.

Porcelana.- Se obtiene a partir de una arcilla muy pura, denominada caolín, a la que se le añade fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Son elementos muy duros soliendo tener un espesor pequeño (de 2 a 4 mm), su color natural es blanco o translúcido. Para que el producto se considere porcelana es necesario que sufra dos cocciones: una a una temperatura de entre 1000 y 1300 °C y otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (baterías de cocina, vajillas, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.). Según la temperatura se distinguen dos tipos:

Porcelanas blandas. Cocidas a unos 1000 °C, se sacan se les aplica esmalte y se vuelven a introducir en el horno a una temperatura de 1250 °C o más.

Porcelanas duras. Se cuecen a 1000 °C, a continuación se sacan, se esmaltan, y se reintroducen en el horno a unos 1400 °C o más. Si se decoran se realiza esta operación y luego se vuelven a introducir en el horno a unos 800 °C.

Nuevos materiales cerámicos

Esferas de dióxido de zirconio, nuevo material cerámico.

Se han desarrollado en las últimas décadas. Pueden ser de diferentes tipos:​

Carburos, como el carburo de silicio, carburo de tungsteno, carburo de titanio, carburo de tantalio, carburo de cromo y carburo de boro.

Nitruros, como el nitruro de silicio, nitruro de boro, nitruro de titanio y oxinitruro cerámico o sialon.

Óxidos cerámicos como la alúmina y zirconia. Se emplean en las prótesis de cadera cerámicas que superan en prestaciones a las aleaciones metálicas.

Composites de matriz cerámica. Son materiales que presentan alta resistencia a temperaturas elevadas y se utilizan para vehículos espaciales como protector térmico. Incluye el carburo de silicio reforzado con carbono (C/SiC).​

Se conoce con el nombre de electrocerámica a aquellos materiales cerámicos diseñados específicamente por sus propiedades eléctricas o magnéticas. Se están llevando a cabo investigaciones en motores de automóviles, aviones, generadores eléctricos. Algunas aplicaciones de las electrocerámicas son aislamiento eléctrico, semiconductores, resistencias, varistores, condensadores, imanes, memorias, diodos y fibras ópticas para comunicaciones.

Referencias

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Material cerámico - Wikipedia, la enciclopedia libre

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Un material cerámico es aquel constituido por sólidos inorgánicos metálicos o no metálicos que ha sido fabricado mediante tratamiento térmico.

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La principal característica de estos materiales, que los diferencia de los materiales cerámicos y metálicos, es que están formados por macromoléculas. Como cualquier molécula, los materiales poliméricos están formados (en su mayor parte) por átomos de elementos no metálicos unidos entre sí por enlaces covalentes y se les ha llamado el nombre genérico de polímeros (o macromoléculas) porque son moléculas gigantescas compuestas de unidades repetitivas. Hay casos en los que el polímero está formado por átomos de elementos no metálicos y semimetálicos.

A continuación se resume la información correspondiente a los materiales poliméricos.

Estructura a escala atómica de materiales poliméricos

Se componen, en su mayor parte, de átomos no metálicos.

El enlace covalente explica cómo los átomos se unen para formar las moléculas de los materiales poliméricos.

Las fuerzas de Van der Waals explican los débiles enlaces que existen entre las moléculas de los materiales poliméricos.

Esta estructura a escala atómica explica por qué estos materiales tienen las propiedades que los caracterizan.

Materiales polimericos definicion

Por definición, los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de unidades fundamentales que se repiten en una cadena llamada monómeros. El gran número de monómeros que
componer un polímero que confiere a la sustancia un elevado peso molecular.

Hay miles de polímeros, tanto naturales como artificiales. Los polímeros naturales incluyen, por ejemplo, el
celulosa, ADN y almidón, mientras que los polímeros sintéticos incluyen nylon, polietileno y polímeros de gran interés industrial como epoxi y polipropileno o PP.

Estos materiales afectan la vida diaria más que cualquier otro producto de síntesis orgánica. De hecho, constituyen una gran parte de nuestra ropa, vehículos, contenedores, juguetes, pinturas, muebles y artículos de goma. Hoy en día es casi imposible vivir sin utilizar, varias veces al día, materiales poliméricos que eran absolutamente desconocidos hasta hace menos de un siglo. Nuestra calidad de vida no podría mantener los niveles actuales sin el uso de productos sintéticos de química orgánica industrial.

Materiales de polimeros

Los polímeros son estructuras complejas compuestas de moléculas grandes o relativamente grandes que están formadas por moléculas más pequeñas.

Un polímero, en otras palabras, está compuesto de muchos monómeros (moléculas más pequeñas). Los monómeros forman cadenas de estructuras para formar un polímero. El proceso por el cual los monómeros pasan a formar una cadena y por lo tanto constituyen un polímero se llama polimerización.

Existen tres grupos principales de polímeros. Los llamados polímeros naturales, polímeros semisintéticos y polímeros artificiales.

Son los que se encuentran naturalmente en la naturaleza. Es decir, su existencia no depende de la intervención de la mano del hombre. Ejemplos de ello son las cadenas de ADN (en nuestros genes), las proteínas, la celulosa, los almidones y los ácidos sacáridos.

Este tipo de polímero cumple funciones esenciales para la supervivencia. También se llaman biopolímeros.

Algunos ejemplos:

Polímeros semisintéticos

Son los que se obtienen mediante la intervención de procesos químicos. Ejemplos de ello son la nitrocelulosa o la etonita. Estos dos primeros grupos tienen una composición bastante similar, ya que ambos están formados por cadenas de monómeros similares.

Algunos ejemplos:

Polímeros artificiales

Existe un tercer grupo llamado polímeros sintéticos o artificiales. En este tipo de polímeros interviene la mano del hombre. Por ejemplo, nylon, polietileno, cloruro de polivinilo y derivados plásticos.

Algunos ejemplos son:

Estireno de acrilonitrilo butadieno

Estireno Acrilonitrilo

Metacrilato

Nylon

Poli (acrilato de n-butilo)

Poliacrilonitrilo

Polianhídrido

Policaprolactona

Policarbonato

Proceso de polimerización

Hay dos maneras posibles de lograr esta polimerización:

Polimerización por adición. Cuando los monómeros se adhieren entre sí. Un ejemplo de esto ocurre con el etileno, que luego forma el polietileno. En este tipo de polimerización, la misma cantidad de monómeros se retiene desde el principio de la cadena hasta el final. En otras palabras, no se fusionan entre sí.

Polimerización por condensación. Aquí se pierde parte de los monómeros iniciales. Porque cuando dos monómeros se juntan, parte de ellos se pierde.

Al referirnos a los polímeros, debemos tener en cuenta que su peso molecular es mucho mayor. A menudo llegando a 100.000 o más.

Dependiendo de cómo sean los monómeros, se puede hacer una clasificación:

Homopolímeros. Estos están compuestos de monómeros iguales. Dentro de este grupo se encuentran los polímeros naturales como la celulosa o el caucho y los polímeros artificiales como el PVC y el polietileno.

Copolímeros. Están formados por dos o más monómeros diferentes. Ejemplos de este tipo son la seda y la baquelita.

Dentro de este grupo, la combinación de diferentes monómeros puede ser:

Ejemplos de materiales polimericos

Ejemplos de polímeros naturales

Proteínas, que cuando se despolimerizan son una fuente de aminoácidos y energía.

Albúmina de huevo, que se coagula con el calor y representa uno de los componentes más nutritivos del huevo.

Lana y seda, clasificada como fibras proteicas

Lino y Algodón, clasificados como Fibras de Carbohidratos

La celulosa, el polisacárido que es el principal componente de las fibras vegetales, está compuesta por largas cadenas de moléculas de glucosa C6H12O6, de cientos a miles de eslabones, unidos por eslabones O-Glucosídicos. La celulosa es un precursor de productos como la seda artificial o el rayón, y el celofán, utilizado para envolver regalos, por ejemplo.

Ejemplos de polímeros sintéticos

Las llantas son un ejemplo de polímero sintético

Caucho vulcanizado (o Poliisopreno Vulcanizado), elastómero, materia prima de los Neumáticos de Vehículos Automotrices, creado por Charles y Nelson Goodyear al transformar el Caucho de la hevea, un material termoplástico pegajoso, calentándolo con pequeñas cantidades de Azufre.

Ebonita, plástico termoestable, también creado por Charles y Nelson Goodyear, a partir del mismo Caucho de la hevea, y por calentamiento, pero con mayores cantidades de Azufre que con el Caucho Vulcanizado.

Colodion, fue el primer termoplástico artificial, utilizado por Chardonnet como reactivo para obtener seda artificial. Menard lo obtuvo disolviendo nitrato de celulosa en una mezcla de etanol y éter etílico.

Nylon-66, poliamida producida por condensación de Adípico Acid HOOC(CH2)4COOH (Dicarboxílico de seis carbones) y Hexametilendiamina H2N(CH2)6NH2.

Imagenes de materiales polimericos

Videos de materiales polimericos

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Materiales polimericos - Materiales Inteligentes

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La principal característica de estos materiales, que los diferencia de los materiales cerámicos y metálicos, es que están formados por macromoléculas. Como cualquier molécula, los materiales poliméricos están formados (en su mayor parte) por átomos de elementos no metálicos unidos entre sí por enlaces covalentes y se les ha llamado el nombre genérico de polímeros (o macromoléculas) porque son moléculas gigantescas compuestas de unidades repetitivas.

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Los materiales compuestos son aquellas combinaciones de dos o más elementos, naturales o artificiales, que permiten conseguir unas propiedades que no se pueden obtener con los materiales originales. Por ejemplo, se fabrican para obtener mayor rigidez, más resistencia, menor peso, mayor rendimiento a alta temperatura, más resistencia a la corrosión, mayor dureza o mejor conductividad.

En este artículo vamos a explicarte todo lo que debes saber sobre los materiales compuestos, desde su clasificación hasta sus posibles usos. Además te informaremos sobre por qué cuál es la mejor forma de cortarlos o mecanizarlos de forma profesional.

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Tipos de materiales compuestos

Los materiales compuestos se pueden clasificar de distintas maneras, aunque las más comunes son según su tipo de matriz y según la forma que tiene el refuerzo.

Clasificación de los materiales compuestos según su tipo de matriz

Materiales compuestos de matriz metálica (MMC): Tienen una alta resistencia y muy bajo peso.

Materiales compuestos de matriz cerámica (CMC): Poseen mejores propiedades mecánicas que los materiales cerámicos tradicionales, como la resistencia y la tenacidad, especialmente en rangos de bajas temperaturas.

Materiales compuestos de matriz polimérica (PMC): Son materiales con buenas propiedades mecánicas, resistentes a la corrosión y a los agentes químicos. Gracias a sus propiedades físicas pueden ser moldeados con absoluta libertad de formas.

Clasificación de los materiales compuestos según su tipo de refuerzo

Materiales compuestos reforzados por partículas: Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil.

Materiales compuestos endurecidos por dispersión: El tamaño de la partícula es muy pequeño (entre 100 y 2500 μ de diámetro). A temperaturas normales, estos compuestos no resultan más resistentes que las aleaciones, pero su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura.

Materiales compuestos reforzados por fibras: Son los composites más importantes desde el punto de vista tecnológico. Su objetivo es conseguir materiales con una elevada resistencia a la fatiga y rigidez a bajas y altas temperaturas. Simultáneamente, se busca una baja densidad, por lo que se pretende conseguir una mejor relación resistencia-peso. Esta relación se consigue empleando materiales ligeros tanto en la matriz como en las fibras, siempre que estas cumplan con las propiedades mecánicas que se quieren otorgar al composite.

Materiales compuestos estructurales: Están formados tanto por materiales compuestos como por materiales homogéneos. Sus propiedades no sólo dependen de los materiales constituyentes sino de la geometría del diseño de los elementos estructurales.

Ejemplos de materiales compuestos y sus usos

Existen muchos materiales compuestos, ya que la mezcla de elementos da posibilidades de todo tipo. Algunos ejemplos son los siguientes:

Composite de aluminio (conocido a veces por el nombre de las marcas Dibond y Alucobond): Es un panel multicapas compuesto por dos chapas de aluminio, normalmente lacadas y pegadas a un núcleo de polietileno, material con buenas cualidades térmicas, acústicas e ignífugas. Muy usado en construcción, interiorismo o mobiliario exterior.

Plástico reforzado con vidrio: Conocido también como fibra de vidrio, está formado por una matriz de plástico o resina reforzada con fibras de vidrio. Es un material ligero, resistente y fácil de moldear, por lo que es muy usado en la elaboración de piezas de formas suaves y complejas. Se usa en la industria náutica para confeccionar el casco de algunas embarcaciones, en aeronáutica y en la industria automovilística para piezas y carrocerías.

Cermet: Unión de cerámica y metal diseñada para soportar altas temperaturas y, a la vez, gozar de la maleabilidad de los metales. Usualmente la matriz de estos materiales es de metal (níquel, molibdeno, cobalto) y la fase de refuerzo son carbohidratos refractarios (óxidos, albúmina, boruros) típicos de la cerámica. Es un material idóneo para acabados en torneado de acero, donde es necesaria una precisión elevada.

Contrachapado: También llamado multilaminado, plywood o madera terciada, consiste en un tablero de láminas finas de madera pegadas las unas a las otras con sus fibras en orientación transversal, usando resinas sintéticas, presión y calor. Se recubre con ácido sulfúrico tras su elaboración para resultar inodoro. Es muy útil en el sector de la construcción.

Cómo mecanizar o cortar materiales compuestos de forma profesional

Para cortar o mecanizar la mayoría de materiales compuestos de forma profesional se necesita una fresadora CNC como TEC-CAM Motion. Fabricada por Pérez Camps con componentes europeos de alta calidad, se trata de un sistema de producción optimizado en una sola máquina. Ofrece un equilibrio perfecto entre rendimiento y precisión en materiales compuestos.

Solo mediante fresadoras de calidad lograrás obtener las piezas cortadas milimétricamente de la forma que deseas. Si todavía no estás seguro sobre qué máquina necesitas, ya sea por volumen de producción, tipo de material que deseas cortar o cualquier otro motivo, te animamos a explicarnos tu caso aquí . Estudiaremos tu caso y te daremos una respuesta personalizada que solucione tus necesidades.

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▷ Materiales compuestos: tipos, ejemplos y usos

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Los materiales compuestos son aquellas combinaciones de dos o más elementos, naturales o artificiales, que permiten conseguir unas propiedades que no se pueden obtener con los materiales originales. Por ejemplo, se fabrican para obtener mayor rigidez, más resistencia, menor peso, mayor rendimiento a alta temperatura, más resistencia a la corrosión, mayor dureza o mejor conductividad.