23 Jun
Carácterísticas deseadas del polvo para cerámicas avanzadas
Carácterística del polvo Propiedad deseada
Tamaño de partícula Fina ( < 1 μm)
Superficie específica Grande
Distribución granulométrica Estrecha o monodispersa
Forma de la partícula Esférica o equiáxica
Rugosidad de la superficie Baja
Estado de aglomeración No aglomerados o aglomerados débiles
Composición química Pureza alta
Composición de fases Simple fase
Aptitud a la sinterización Buena
Pequeñas variaciones en la composición química y en la pureza del polvo puede provocar significativos efectos en la microestructura y propiedades de los materiales cerámicos avanzados
El tamaño de partícula tiene un gran efecto en la sinterización. La velocidad a la cual densifica un cuerpo aumenta de forma significativa al disminuir el tamaño de partícula.
Las carácterísticas del polvo tienen una influencia significativa en la homogeneidad del empaquetamiento de la pieza consolidada y en la evolución microestructural y propiedades de la pieza sinterizada.
Objetivos:
• densidad alta (mínima porosidad)
• tamaño de grano pequeño
• microestructura uniforme
Tema 2:
Solicitaciones que deben soportar los materiales refractarios: térmicas, mecánicas, y químicas
TÉRMICAS
Temperaturas elevadas
Cambios bruscos de
temperatura (choque térmico)
MECÁNICAS
Compresión, flexión y tracción
Vibración
Abrasión y erosión
QUÍMICAS
Escorias
Productos fundidos
Gases y vapores
Ácidos
(ii) Si se quiere que un material refractario sea resistente al choque térmico, ¿Qué dos propiedades serían convenientes?
Baja expansión térmica
Elevada conductividad térmica
MAGNESIA-CARBONO
La adición de grafito a los refractarios mejora su comportamiento en uso, esto se debe a que los refractarios con grafito (C) no son mojados por metales ni escorias, lo que dificulta la penetración de estos fundidos a través de los poros abiertos de estos materiales. Así mismo, estos refractarios presentan una resistencia al choque térmico óptima consecuencia de la baja expansión térmica y elevada conductividad térmica que les aporta el grafito. Por otro lado, el grafito puede absorber esfuerzos mecánicos y/o térmicos debido a la flexibilidad de su estructura.
Desoxidación
Hay que considerar que el grafito se oxida fácilmente a alta temperatura, por lo que la resistencia a la oxidación de estos materiales es un factor limitante de su comportamiento en servicio. Para aumentar la resistencia a la oxidación del grafito de estos materiales, se añaden cantidades controladas (0-5 % en peso) de “antioxidantes”: comúnmente metales (Al, Si, Mg) y sus aleaciones (Al-Mg) y con menos frecuencia, carburos (SiC, B4C) y boruros (CaB6, ZrB2).
PAPEL DE LA Adicción
En servicio, estos aditivos reaccionan con el C y con los gases presentes en los poros del material (O2, CO y/o N2) formando compuestos (carburos, óxidos y nitruros); estas reacciones contribuyen a evitar la pérdida del grafito por oxidación. Los nuevos compuestos se depositan como plaquetas y/o ‘whiskers’ que rellenan los poros y/o reaccionan con las partículas cerámicas (alúmina y magnesia) formando otras fases sólidas; ambos procesos, además, mejoran las propiedades mecánicas del material.
TEMA 3: VIDRIOS
Vidrios templados:
El templado del vidrio va a tener una gran importancia sobre su resistencia mecánica.
La resistencia de una pieza de vidrio puede aumentarse introduciendo de forma intencionada tensiones residuales superficiales de compresión inducidas termicamente mediante calentamiento-enfriamiento o mediante difusión química de iones.
Durante el rápido enfriamiento, y debido a la baja conductividad térmica del vidrio, se originan tensiones residuales debido a las diferencias en las velocidades de enfriamiento de las regiones superficiales y del interior, pues la disipación térmica no tiene lugar con la misma velocidad en toda la masa.
Las capas exteriores, que enfrían más de prisa, alcanzan su rigidez y contraen antes que las interiores todavía calientes y en estado plástico. Inicialmente, la superficie exterior se enfría más rápidamente y, una vez que alcanza una temperatura inferior al punto de deformación, adquiere rigidez
En ese momento, el interior, al enfriarse más lentamente, está a una temperatura más alta (superior al punto de deformación) y, por tanto, todavía es plástica.
Al continuar el enfriamiento, el interior intenta contraerse en un grado mayor que el que ahora le permite la superficie rígida exterior, que impide que aquella se contraiga en la medida que debería.
Como consecuencia, la superficie del vidrio queda sometida a fuerzas de compresión dirigidas paralelamente a ella y el interior a fuerzas de tracción.
Principales carácterísticas vidrios templados:
• MAYOR RESISTENCIA AL IMPACTO
• MAYOR RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
• GRAN RESISTENCIA AL CHOQUE TÉRMICO
• -MAYOR RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
Papel que desempeña el Na2O en los vidrios de silicato. Explicación
Cuanto mayor sea la proporción de óxido alcalino incorporado (como el Na2O), mayor será el número de puntos de rotura y más se debilitará la red. Ello se manifiesta en:
una disminución de la temperatura de reblandecimiento
un debilitamiento de la rigidez mecánica
en un aumento del coeficiente de dilatación térmica
en un empeoramiento de la resistencia al choque térmico
en un mayor riesgo de desvitrificación
2. CRITERIOS Geométrico –CRISTALOQUIMICOS /REGLAS DE ZACHARIASEN
Para que un óxido de fórmula general Amón forme vidrio es preciso que:
1.-El número de átomos de oxígeno que rodean al catión A (número de coordinación del catión) sea pequeño (3 o 4)
2.-Cada átomo de oxígeno no se una a más de dos átomos de A (catión)
3.-Los poliedros de oxígeno sólo compartan vértices entre sí, pero no aristas ni caras, lo que daría lugar a una estructura rígida y, por consiguiente, regular y periódica, de tipo cristalino
4.-Cada poliedro oxigenado comparta, por lo menos, tres vértices con los demás poliedros
TEMA 4:
1. I) La compuerta (o gate) es un orificio estrecho por el cual el plástico fundido entra en la cavidad del molde ¿Qué funciones tiene el estrechamiento?
El estrechamiento en la compuerta tiene tres funciones:
Efecto de tapón anti-retroceso: adelantan la consolidación del material en ese punto por enfriamiento más rápido al ser la sección pequeña. Permite separar la piquera de la boquilla de inyección antes de que haya consolidado todo el material de la cavidad.
La sección sólida, estrecha y delgada permite separar fácilmente la espiga de la pieza moldeada después de sacarla del molde, eliminando en la mayoría de los casos la necesidad de desbastar en el acabado.
Incrementa la velocidad de corte conforme fluye el material fundido y, en consecuencia, disminuye la viscosidad para llenar mejor y más rápido moldes con formas complejas.
T TRANSICIÓN Vítrea
A la temperatura de transición vítrea los polímeros pasan de un estado vítreo a un estado deformable.
Por debajo de la temperatura de transición vítrea los polímeros son más resistentes (estado vítreo)
Por encima de la temperatura de transición vítrea los polímeros se vuelven deformables
T5 MAT COMPUESTOS:
5. I) Funciones principales de las fibras en un material compuesto
Las funciones principales de las FIBRAS en un material compuesto son:
Soportar la carga. En un material compuesto estructural, del 70 al 90 % de la carga esta soportada por las fibras.
Proporcionar rigidez, resistencia, estabilidad térmica, y otras propiedades estructurales en los materiales compuestos.
Proporcionar conductividad eléctrica o aislamiento, dependiendo del tipo de fibra usada.
Las funciones principales de la MATRIZ:
1.-El material de la matriz une a las fibras y transfiere la carga a las fibras. Esto proporciona la rigidez a la estructura.
2.-La matriz aísla las fibras, de modo que las fibras individuales puedan actuar separadamente. Esto para o reduce la propagación de una grieta.
3.-Facilita el procesado de la estructura del MATERIAL COMPUESTO.
Al endurecer PERMITE MANTENER LA FORMA de la pieza de MATERIAL COMPUESTO
Una vez ENDURECIDA mantiene las fibras de refuerzo PERFECTAMENTE ALINEADAS
La matriz proporciona un buen acabado superficial y ayuda en la producción de formas finales o casi finales. Esta carácterística elimina operaciones de mecanizado y así reduce el tiempo del ciclo de proceso y el coste.
4.-La matriz proporciona a las fibras la protección contra el ataque químico y el daño mecánico (Desgaste).
5.-Dependiendo del material de la matriz seleccionado, también puede influirse sobre carácterísticas de funcionamiento tales como la ductilidad, la resistencia al impacto, etc. Una matriz dúctil aumentará la tenacidad de la estructura. Para exigencias de tenacidad más alta, pueden seleccionarse materiales compuestos con matriz a base de termoplásticos.
6.-El modo de fracaso esta afectado fuertemente por el tipo de material de la matriz usado en el material compuesto , así como su compatibilidad con la fibra.
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