Lankide:Joxan Garaialde/Ingenieritza zeramiko

Mercedes-AMG baten karbono-zeramikazko disko-balazta, 2011ko Genevako Nazioarteko Automobil erakusketan

Ingenieritza zeramikoa zeramikazko materialak aplikazio teknologikoetan erabiltzeaz dihardu. Zeramika hitza grezierazko keramos hitzetik dator, eta bere erro sanskritoak erre esan nahi du. Zentzu hertsian, buztinari egiten dio erreferentzia, bere forma guztietan. Hala ere, termino horren erabilera modernoak beroaren eraginez eratzen diren metalezko ez diren material inorganiko guztiak barne hartzen ditu.

1950-1965 urte arte, material garrantzitsuenak buztin tradizionalak izan ziren, zeramika, adreilu, teila eta antzekoetan erabiliak, zementu eta beirarekin batera. Zeramikazko arte tradizionala eltzegintzan deskribatzen da. Raku-ren historia ere bila daiteke, ekialdeko antzinako teknika berezia.

Historikoki, zeramikazko produktuak gogorrak, porotsuak eta hauskorrak izan dira. Zeramikaren azterketa metodoen hedapen handian datza arazo hauek arintzeko eta materialaren potentziala areagotzeko, baita ohikoak ez diren erabilerak eskaintzeko ere. Hori ere material konposatuetan sartuz bilatu da, hala nola zermetetan, material metalikoak eta zeramikoak uztartzen dituztenak.

Zeramikazko materialen adibideak

• Silizio nitruroa (Si₃N₄), hauts urratzaile gisa erabiltzen da.
• Boro karburoa (B₄C), helikoptero batzuetan eta tankeen karkasetan erabiltzen da.
• Silizio karburoa (SiC), mikrouhin labeetan, urratzaileetan eta material erregogor gisa erabiltzen da.
• Magnesio diboruroa (MgB₂), supereroale ez-konbentzionala da.
• Zink oxidoa (Zn4O), erdieroalea.
• Ferrita (Fe₃O₄) transformadore magnetikoen nukleoetan eta memoria magnetikoen nukleoetan erabiltzen da.
• Esteatita-harria, isolatzaile elektriko gisa erabiltzen da.
• Uranio oxidoa (UO₂), erreaktore nuklearretan erregai gisa erabiltzen da.
• Itrio oxidoa, bario eta kobrea (YBa₂ Cu₃O_7-x), tenperatura altuko supereroalea.
• talio, bario, kaltzio.

Zeramikaren propietate mekanikoak

Zeramikazko materialak, oro har, hauskorrak edo beirakarak dira. Ia beti tentsio-esfortzuaren ondorioz hausten dira, eta elastikotasun txikia dute, material porotsuak izan ohi baitira. Poroek eta beste akats mikroskopikoek koska edo tentsio-kontzentratzaile gisa jokatzen dute aipatutako tentsioekiko erresistentzia murriztuz.

Elastikotasun modulua balio nahiko altuetara iristen da 311 GPa batez beste titaniozko karburoaren (TiC) kasuan. Elastikotasun-moduluaren balioa tenperaturaren baitakoa da, tenperatura handitzean ez-linealki gutxituz.

Material horiek deformazio plastikoak erakusten dituzte. Hala ere, osagai kristalinoen egituraren zurruntasuna dela eta, dislokazioak mugitzeko irristatze-sistema gutxi daude, eta deformazioa oso poliki gertatzen da. Material ez- kristalinoekin (beirakarekin), jariakortasun likatsua da deformazio plastikoaren kausa nagusia, eta oso motela ere bada. Hala ere, zeramikazko materialen aplikazio askotan baztertzen da.

Konpresio-erresistentzia handia dute metalekin alderatzen badugu 1,500 °C (2,732 °F)-rainoko tenperatura altuetan ere. Konpresio-kargetan, pitzadura hasiberriak ixteko joera dute, eta trakzio- edo ebakidura-kargapean, berriz, pitzadurak banandu ohi dira, haustura eraginez.

Zeramikazko materialetan, hausturaren gogortasun-balioak oso baxuak dira, 1 MPa.m^1/2ko balioa ia ez dute gainditzen, zuntz errefortzua edo zirkonioko fase-eraldaketa bezalako metodoen bidez nabarmen handitu daitezkeen balioak.

Propietate garrantzitsu bat tenperatura altuetan propietate mekanikoak mantentzea da. Bere gogortasun handiari esker, oso erabilia den materiala da urratzaile gisa eta erreminten ebaketa-punta gisa.

Erreferentziak

Bibliografia

• Bruni, Yésica Lorena. (03 de 2014). Compositos del sistema ZrO2-CaO-Al2o3 obtenidos por reacción-sinterización de zirconia y cemento de alta alúmina. , 232 or..
• [1] Zeramikazko material berriak_osasunarentzat eta energiarako.
• [2] 3d-n inprimatutako zeramikazko adreiluak.
• [3]
• [4] Zeramika material berriak osasunean eta energian aplikatzeko garapenak.

Kanpo estekak

Wikimedia Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Joxan Garaialde/Ingenieritza zeramiko