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Cerámicos

Wednesday 22 april 2009 3 22 /04 /Abr /2009 02:57

Es un material constituido principalmente de boro y carbono, con características similares a las del diamante.

En estudios reciente un material similar al diamante (el BC-5) sintetizado a alta presión y alta temperatura, que posee una excepcional dureza y resistencia a la fractura, que además a diferencia del diamante es semiconductor en vez de aislante. Lo hacen un material funcional para la electrónica y electroquímica que puede utilizarse en condiciones extremas.

Este material se obtuvo a la búsqueda permanente de materiales de características de dureza,  conductividad térmica y capacidad de corte, similares al diamante. Y que sean térmicamente y químicamente más estables que el diamante.

Debido a la manera en que es sinterizado ( a 2200°K y 24 GPa) El material presenta la extrema dureza y tenacidad de fractura, y de muy alta estabilidad térmica, lo que hace capaz de superar diamante.

 

Esta es una imágen de sus estructura y debido a la complejidad de los tecnicismos que utiliza el autor del artículo original, si les interesa conocer mas acerca de este sorprendente material les dejo el link http://www.esrf.eu/news/spotlight/spotlight77

Figure 2. Suggested crystal structure of cubic BC5. The red and black balls represent the boron and carbon atoms, respectively. The boron atoms are randomly distributed throughout the diamond-like lattice.

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Wednesday 22 april 2009 3 22 /04 /Abr /2009 02:10

Para entender el elevado precio de los discos cerámicos hay que tener en cuenta su peculiar proceso de construcción, ya que la fabricación de una unidad conlleva más de un día de trabajo, frente a las pocas horas que requieren los de acero tradicionales.

El proceso comienza con la mezcla de resinas y de fibra de carbono para dar la forma definitiva al disco. Posteriormente, esta pieza es colocada en un horno que trabaja al vacío y en el que se introduce la cantidad exacta de material cerámico, que es absorbido a unos 1.700 grados centígrados. Este mismo proceso es el que se emplea para la fabricación de los discos que montan los monoplazas de Fórmula 1, lo que ya da una idea de su precio.

El resultado es un disco de cerámica que, una vez enfriado, está listo para ser utilizado y que tiene unas características de dureza próximas a las de un diamante en bruto. Si desde el punto de vista industrial estos frenos requieren de complicadas soluciones tecnológicas, su aplicación en coches de serie resulta también un importante avance en materia de seguridad.

En conjunto, cuatro frenos cerámicos pesan los mismo que dos de acero. Este ahorro de peso juega un importante papel en el comportamiento de la suspensión del coche. Menores inercias que se consiguen, además, utilizando unos discos de freno de mayor tamaño que los de acero (350 en vez de 330 milímetros de diámetro) y con pinzas de seis pistones, que hacen más progresiva la frenada

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Wednesday 22 april 2009 3 22 /04 /Abr /2009 02:06

Motores de Combustión

 

 

Blindajes

 

 

: Algunas de las nuevas cerámicas avanzadas

son utilizadas en sistemas de blindaje para proteger

al personal militar y a los vehículos de los proyectiles

balísticos. La principal consideración en éstas aplicaciones

es el peso del material protector necesario

para obstruir el impacto del proyectil. Desde el punto

de vista del peso, algunas cerámicas son altamente eficaces

para blindajes.

La mayoría de los blindajes de cerámicas están

formados por una o más placas cerámicas juntas que se

combinan con una placa dúctil y más blanda de soporte.

Cuando se produce el impacto, las placas deben ser

suficientemente duras para fracturar el proyectil de alta

velocidad, el cual, al impactar también produce la fractura

de la placa cerámica. Material cerámico de blindajes

es el carburo de silicio entre otros.

La estructura del blindaje debe absorber el resto

de la energía cinética por deformación y, además, frenar

la penetración del proyectil y los fragmentos dinámicos.

: Las cerámicas avanzadas

están empezándose a utilizar en motores de combustión

interna de automóviles. Las principales ventajas

de estos nuevos materiales sobre los metales y aleaciones

metálicas convencionales son: capacidad de resistir

temperaturas más altas de operación del motor,

aumentando así el rendimiento del combustible utilizado;

excelentes resistencias al desgaste y a la corrosión;

menores pérdidas por fricción; capacidad de operar sin

sistema de refrigeración; menores densidades, que resultan

en una disminución del peso del motor. Tales

motores están todavía en la fase de desarrollo experimental;

sin embargo, ya se han ensayado bloques de

motor cerámicos, así como válvulas, camisas cilíndricas,

pistones, cojinetes y otros componentes. Además,

la investigación también se lleva a cabo en turbinas de

gas que emplean rotores cerámicos, estátores, regeneradores

y cámaras de combustión.

Considerando sus características físicas y químicas

tan deseables antes mencionadas, los materiales

cerámicos avanzados llegarán, en el futuro, a utilizarse

también en motores de reacción de aviones. De particular

significado son las densidades relativamente bajas

de estos materiales, los cuales se utilizarán en álabes de

turbina que serán más ligeros que los fabricados con

superaleaciones y que también conducirán a la fabricación

de otros componentes más ligeros.

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Wednesday 22 april 2009 3 22 /04 /Abr /2009 02:03

Las nacientes aplicaciones potenciales

de la cerámica avanzada las

que los científicos e ingenieros buscan

en muchos campos, mirando hacia

el futuro. En esta línea, las cerámicas

se están incorporando ahora a

los motores de combustión interna.

Los principales beneficios que pueden

derivarse de su incorporación son

altas temperaturas de funcionamiento

y un menor peso total del motor, lo

cual se traduce en un mayor rendimiento.

Además, y debido a su excelente

resistencia al desgaste, los componentes

cerámicos no requieren una

lubricación exhaustiva.

La empresa Nissan de motores,

industria japonesa del sector automovilístico,

ha introducido ya un vehículo

con un rotor turbo de nitruro

de silicio en su motor.
La empresa Cummins ha estado

probando un motor diesel para camiones con cabezas

de pistón, cojinetes y camisas de cilindros cerámicos

que permiten el funcionamiento sin un sistema de refrigeración.

Varias firmas estadounidense están desarrollando

motores con turbina de gas cerámica para automóviles,

y la Rolls Royce está experimentando con

motores similares para helicópteros.

Los avances en la ciencia e ingeniería de materiales

estimulan el crecimiento de muchos sectores de

la economía. Los nuevos materiales y procesos, amén

de satisfacer las necesidades de las industrias existentes,

crean nuevas tecnologías.

En aviones y cohetes, la reducción de peso en la

estructura significa poder aumentar la carga útil (ya

sean pasajeros, instrumentos científicos u ojivas nucleares),

así como ahorro de combustible. A fin de

conseguir las velocidades previstas para el Orient Express,

un avión de Mach 8 que volará de Nueva York a

Tokyo en tres horas, habrá de crearse materiales que

resistan temperaturas de hasta 1800 grados centígrados.

Puesto que los motores aprovechan mejor el combustible

cuanto más alta es su temperatura de trabajo, la

obtención de paletas de turbina y otros componentes

que resistan esas condiciones exigirá el desarrollo de

materiales híbridos y de nuevas aleaciones

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Wednesday 22 april 2009 3 22 /04 /Abr /2009 02:01

En todas sus aplicaciones, los materiales cerámicos

se valoran principalmente por su capacidad de resistir

el calor y el ataque químico. Estas virtudes se

deben a los fuertes enlaces que mantienen a los átomos

constituyentes en sus posiciones de equilibrio. La naturaleza

de esos enlaces añade también un inconveniente

crítico: la fragilidad. Un material frágil no se deforma

bajo carga y, sin embargo, como puede atestiguar cualquiera

que haya dejado caer una pieza de loza, la cerámica

propende a romperse en añicos. Esta desafortunada

propiedad hace que la cerámica sea particularmente

sensible a mínimas imperfecciones en su microestructura,

las cuales sirven de puntos de iniciación de grietas.

Por consiguiente, se han dedicado muchos esfuerzos

de la investigación cerámica a desarrollar nuevos

procesos que minimicen estos defectos microscópicos;

y se ha insistido en el diseño de nuevas composiciones

y microestructuras que eviten el crecimiento de grietas


Las cerámicas son materiales sólidos que no son

ni metales ni polímeros aunque pueden tener elementos

metálicos y orgánicos como constituyentes o aditivos.

Las cerámicas se pueden presentar en forma amorfa,

vítrea, monocristalina, policristalina o combinaciones

de algunas de ellas. Estos materiales tienen dos características

importantes: por un lado, su capacidad de

resistir al calor y por otro, su resistencia al ataque

químico, que son debidas sustancialmente a la fortaleza

del enlace entre sus átomos.

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