Propiedades y Procesos de Fabricación de Cerámicas Técnicas y Avanzadas

Tipos de Arcillas y Ensayos de Comportamiento

Indicar dos tipos de arcillas y un ensayo de comportamiento en servicio de productos de arcilla cocida.

Respuesta:

• Tipos de arcilla: Arcilla roja, caolines, bentonitas y sepiolitas.
• Ensayos: Heladicidad, eflorescencia o expansión por humedad.

Propiedades del Diboruro de Titanio (TiB₂)

Indicar DOS propiedades del diboruro de titanio.

Respuesta:

• Estructura hexagonal y color gris metálico.
• Gran estabilidad con metales líquidos como el Zinc (Zn) o el Aluminio (Al).
• Alta conductividad eléctrica y conductor a partir de 1800 °C.
• Gran estabilidad en HCl y HF, aunque se descompone en álcalis, hidróxidos y carbonatos.
• Alta temperatura de fusión (T_fusión = 2980 °C).

Obtención y Sinterización del Carburo de Silicio (SiC)

Indica cuáles son los métodos de obtención del SiC en polvo, e indica cuáles son los métodos o formas de realizar la sinterización del SiC, así como sus siglas.

Respuesta:

Métodos de obtención de SiC en polvo:

• Reducción carbotérmica.
• Conversión de polímeros.
• Síntesis en fase gaseosa.

Métodos de sinterización del SiC:

• RB SiC: Sinterizado reactivo (Reaction Bonded).
• HP SiC: Compresión en caliente (Hot Pressed).
• S SiC: Sinterizado sin presión (Pressureless Sintered).

Métodos de Obtención del Nitruro de Silicio (Si₃N₄)

Indica los métodos de obtención del Nitruro de Silicio en polvo, así como sus reacciones químicas (de equilibrio) implicadas en cada método.

Respuesta:

• Nitruración directa: [Reacción de equilibrio implicada].
• Reducción carbotérmica: [Reacción de equilibrio implicada].
• Deposición a partir de fases gaseosas: [Reacción de equilibrio implicada].

El Proceso Bayer y la Obtención de Alúmina

17- ¿Qué es el proceso Bayer? Indica sus etapas.

Respuesta: El proceso Bayer es el método principal por el que se obtienen los polvos de alúmina. Este proceso presenta dos etapas fundamentales: Digestión y Calcinación.

Principales Aplicaciones de la Mullita

¿Cuáles son las principales aplicaciones de la Mullita?

Respuesta:

Aplicaciones refractarias:

• Revestimiento de hornos.
• Piezas de electrodos.
• Ladrillos para la industria del vidrio.
• Material de moldeo para la fundición de precisión.

Aplicaciones cerámicas:

• Bujías.

Comparativa de Curva Tensión-Deformación

Representa gráficamente una comparativa entre la curva tensión-deformación de un cerámico y del mismo reforzado con fibras.

Respuesta: [Gráfico que muestra Tensión vs. Deformación. El cerámico simple presenta una fractura frágil lineal. El cerámico con fibras muestra agrietamiento y ruptura de la matriz, seguido de un proceso de despegue y arranque de fibras que aporta mayor tenacidad].

Mecanismo de Mejora de Tenacidad en las Zirconas

¿En qué se basa el mecanismo de mejora de la tenacidad en las Zirconas?

Respuesta: El mecanismo se basa en una transformación microestructural alotrópica de fase tetragonal a monoclínica. Esta transición provoca un aumento de volumen que comprime el vértice de la grieta, dificultando su progresión y, por lo tanto, mejorando significativamente la tenacidad del material.

Definición de Cerámicas Técnicas y Aisladores Eléctricos

1- Definir qué son las cerámicas técnicas o avanzadas. Indicar tres ejemplos de cerámicas que se utilicen como aisladores eléctricos.

Respuesta: Las cerámicas técnicas son materiales inorgánicos de carácter no metálico obtenidos a partir de polvos mediante procesos de sinterización a elevadas temperaturas. Ejemplos de aisladores eléctricos incluyen la porcelana eléctrica, la esteatita, la forsterita y la alúmina.

Defectos en la Red Atómica y Microestructura

Indicar qué defectos se pueden presentar en la red atómica de las cerámicas iónicas. Indicar las singularidades que se presentan en los puntos A al E de la microestructura de la cerámica técnica de la figura.

Respuesta:

• Defectos atómicos: Vacantes de aniones o cationes, cationes intersticiales y presencia de impurezas que sustituyen a un anión o a un catión.
• Microestructura (Puntos A-E):
  • A y C: Borde de grano.
  • B, D y E: Porosidad.

Resistencia al Choque Térmico y Método Hasselman

¿Cómo influye el coeficiente de dilatación de un material cerámico en su resistencia al choque térmico? Señalar cómo se determina la resistencia al choque térmico mediante el método Hasselman.

Respuesta: A mayor coeficiente de dilatación, menor es la resistencia al choque térmico. Según el método Hasselman, se somete al material a incrementos crecientes de enfriamiento (choque térmico) y, posteriormente, se ensaya la pieza enfriada mediante una prueba de flexión para evaluar su integridad.

Superconductores: Cupratos y MgB₂

6- Indicar aquellas propiedades de los superconductores conocidos como cupratos que limitan su uso como cables. Indicar las ventajas e inconvenientes de los superconductores de MgB₂.

Respuesta:

• Cupratos (Limitaciones): Bajas propiedades mecánicas, facilidad de oxidación y alta sensibilidad a la humedad.
• MgB₂ (Magnesio Diboruro):
  • Ventajas: No son tan frágiles (permiten la fabricación de cables) y tienen menor tendencia a la oxidación, lo que facilita su uso a la intemperie.
  • Inconvenientes: Presentan una temperatura crítica menor que la de los cupratos.

Definición y Fabricación de Ferritas

Definición de las cerámicas conocidas como ferritas. Indicar las etapas de su fabricación.

Respuesta: Las ferritas son compuestos cerámicos ferrimagnéticos no conductores, caracterizados por ser duros y frágiles. Generalmente son espinelas de fórmula AB₂O₄, donde A y B son cationes metálicos (uno de ellos es Hierro y el otro puede ser Zn, Ni o Mn).

Etapas de fabricación de ferritas:

1. Mezcla y homogeneización de óxidos y carbonatos de alta pureza.
2. Calcinación o presinterización.
3. Molienda y granulado.
4. Conformado en matriz o CIP (Cold Isostatic Pressing) en campo magnético.
5. Sinterización y mecanizado final (rectificado).