Cermets - Materiales compuestos

Sofia

1 Apr 202408:08

Summary

TLDRLos cermets, o cermetales, son materiales compuestos de una fase predominantemente cerámica y otra metálica. Estos materiales se caracterizan por mejorar la dureza manteniendo propiedades cerámicas, como resistencia al desgaste y a la corrosión. Se clasifican en óxidos, hard metals y carbón, con aplicaciones variadas como herramientas de corte, motores de alta potencia y protecciones térmicas. Aunque su fabricación es complicada y costosa, sus propiedades mecánicas superiores las hacen idóneas para operaciones a altas temperaturas.

Takeaways

🌏 Los cermets son materiales compuestos que combinan una fase predominante cerámica con una fase metálica.
🔩 Los cermets difieren de otros compuestos en que utilizan una fase metálica como reforzante para mejorar la dureza sin perder las propiedades de los cerámicos.
📊 La estructura cristalina de los cermets generalmente sigue una estructura fcc, con las partículas metálicas en la red y las cerámicas distribuidas en los huecos.
🔩 La microestructura de los cermets puede presentar fases Alfa 2 (rim) rodeando a la fase Alfa 1 (núcleo), donde la matriz metálica puede estar compuesta por carburos de titanio.
🧪 La fase cerámica de los cermets está compuesta por óxidos, carburos, nitruros, brur y sustancias carbonadas, mientras que la fase metálica puede incluir níquel, cobalto, hierro, cromo, molibdeno y tuxteno.
📚 Los cermets se clasifican en dos categorías principales: óxidos y hard metals (metales duros), con el carbón como una tercera categoría menos común.
🛠 Los hard metals tienen buenas propiedades térmicas y de conductividad eléctrica, y son similares a los cerámicos en términos de fragilidad y dureza.
🔩 Los óxidos de cermet son frágiles, con baja resistencia al choque térmico, pero excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas.
🔩 Las aplicaciones de los hard metals incluyen herramientas de corte, motores de alta potencia, partes resistentes a alto desgaste y estampaciones.
🔩 Los óxidos de cermet se usan en embragues, frenos de maquinaria pesada, aviones, tubos de protección térmica, elementos de protección a las llamas y herramientas de corte con remoción de virutas.
💸 Los cermets se venden en su forma final, como herramientas de corte, y su precio puede ser elevado debido a su complicada fabricación.

Q & A

¿Qué son los cermetes y cómo se diferencian de otros compuestos metálicos y cerámicos?
-Los cermetes son materiales compuestos que tienen una fase predominante cerámica unida con una fase metálica. Se diferencian de otros compuestos en que en los cermetes, la fase metálica se usa como reforzante para mejorar la dureza mientras se mantienen las propiedades de los cerámicos.
¿Cuál es la estructura cristalina típica de los cermetes?
-La estructura cristalina de los cermetes suele ser la estructura cristalina propia del metal, que generalmente es fcc (cubierta de cubo), donde las partículas del material metálico ocupan esta estructura y las partículas del material cerámico se distribuyen arbitrariamente por los huecos presentes.
¿Cuál es la diferencia entre la fase Alfa 1 y la fase Alfa 2 en los cermetes?
-La fase Alfa 2 rodea la fase Alfa 1 o fase de núcleo, que es donde se encuentra la matriz metálica, generalmente compuesta por carburos de titanio. Mientras que la fase Alfa 2 está compuesta por molipa y ambos están rodeados por una fase aglutinante.
¿Qué materiales componen generalmente la fase cerámica y la fase metálica de los cermetes?
-La fase cerámica está compuesta generalmente por óxidos, carburos, nitruros, borides y sustancias carbonadas, mientras que la fase metálica está compuesta por níquel, cobalto, hierro, cromo, molibdeno y tuxteno.
¿Cómo se clasifican los cermetes y cuáles son las dos categorías principales?
-Los cermetes se clasifican por el principal material refractario o cerámico del que están compuestos, formando dos categorías principales: óxidos y hard metals (metales duros).
¿Qué son los hard metals y qué propiedades tienen?
-Los hard metals son cermetes compuestos por carburos, nitruros, borides y siliciuros, principalmente. Tienen buenas propiedades térmicas, fáciles de manipular en su fabricación, buenas propiedades de conductividad eléctrica y sus propiedades mecánicas se asemejan a las de un cerámico, siendo frágiles y duros.
¿Cuáles son las aplicaciones principales de los hard metals?
-Los hard metals se usan principalmente en herramientas de corte, motores de alta potencia, partes de válvulas que resisten alto desgaste y estampaciones. Son óptimos para elementos que tengan que resistir altas temperaturas en su operación.
¿Qué aplicaciones tienen los cermetes de la categoría óxido?
-Los cermetes de la categoría óxido se usan en embragues y frenos de maquinaria pesada, aviones, tubos de protección térmica, elementos de protección a las llamas, herramientas de corte con remoción de virutas, crisoles para derretir metales raros y semiconductores.
¿Cómo se venden comercialmente los cermetes?
-Los cermetes se venden únicamente en su forma final, como por ejemplo en una herramienta de corte, y no se encuentran en láminas, polvo u otras formas.
¿Cuál es el proceso de reciclaje de los cermetes?
-Los cermetes no se reciclan en su totalidad, pero se reciclan sus componentes individuales. Recientemente, se han investigado métodos para reciclar compuestos de tungsteno y calcio en forma de viruta, tratando la viruta hidrotérmicamente en ácido clorídrico a 110°C para extraer la fase cualto y pulverizar la fase tung.
¿Por qué son los cermetes caros?
-Los cermetes son caros debido a su complicado proceso de fabricación, que les otorga propiedades mecánicas superiores, como una buena resistencia a la corrosión, al desgaste y una alta dureza que se mantienen a altas temperaturas.

Outlines

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🔍 Introducción a los Cermetes

Los cermetes son materiales compuestos que combinan una fase predominante cerámica con una fase metálica. Estos materiales se diferencian de los compuestos metálicos y cerámicos convencionales, ya que en ellos la fase cerámica actúa como refuerzo para la fase metálica, mejorando la dureza y manteniendo las propiedades de los cerámicos. La estructura cristalina típicamente es del metal, con las partículas cerámicas distribuidas en los huecos de la estructura. Los cermetes se clasifican en dos categorías principales: óxidos y hard metals, y a veces se incluyen los compuestos de carbón. Los óxidos son más frágiles y tienen menor resistencia al choque térmico, pero excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Los hard metals, por otro lado, son más duras y resistentes a la corrosión y al desgaste, y mantienen estas propiedades a altas temperaturas.

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🛠 Aplicaciones y Reciclaje de los Cermetes

Los cermetes se utilizan principalmente en herramientas de corte y en aplicaciones que requieren resistir altas temperaturas, como motores de alta potencia y piezas de motores militares. Los óxidos se emplean en embragues y frenos de maquinaria pesada, así como en elementos de protección contra el fuego y la llama. Los hard metals también se utilizan en semiconductores y en combustibles para núcleos de reactores nucleares. Los cermetes se venden generalmente en su forma final, como herramientas de corte, y no se encuentran en formas intermedias como láminas o polvo. Los precios varían según el tipo de herramienta y su complejidad. Aunque los cermetes no se reciclan directamente, se están investigando métodos para reciclar algunos de sus componentes, como tungsteno y calcio, a través de procesos químicos. Esto demuestra que los cermetes son materiales de alto rendimiento que combinan las propiedades mecánicas de los materiales metálicos y cerámicos, lo que les permite mantener su resistencia a la corrosión, al desgaste y su dureza incluso a altas temperaturas. Sin embargo, su proceso de fabricación complicado y costoso se refleja en sus precios elevados.

Mindmap

Keywords

💡Cermets

Los cermets son materiales compuestos que combinan una fase predominantemente cerámica con una fase metálica. En el vídeo, se menciona que estos materiales se caracterizan por tener una estructura cristalina dada por el metal, usualmente con una estructura fcc (cubos cerrados), y las partículas cerámicas se distribuyen arbitrariamente en los huecos de la red cristalina. Los cermets son relevantes en el vídeo porque se discuten sus propiedades y aplicaciones, como herramientas de corte y componentes resistentes al desgaste.

💡Reforzamiento

El término 'reforzamiento' se refiere a la adición de un material a otro para mejorar sus propiedades. En el contexto del vídeo, los cermets utilizan una fase metálica como reforzante para mejorar la dureza y las propiedades mecánicas de la matriz cerámica, lo que los hace más duros y resistentes al desgaste. Esto es un aspecto clave de la función de los cermets, como se destaca en la comparación con otros compuestos cerámicos y metálicos.

💡Microestructura

La microestructura de un material es la disposición de sus partículas a nivel molecular o nanométrico. En el vídeo, se describe la microestructura de los cermets como una fase Alfa 2 (rim) rodeando la fase Alfa 1 (núcleo), donde la matriz metálica está compuesta por carburos de titanio y la fase rim por molipa. Esta microestructura es crucial para las propiedades finales del cermets, como se menciona en la relación entre su estructura y sus aplicaciones.

💡Hard Metals

Los 'hard metals' son un tipo de cermets compuestos por carburos, nitruros, boruros y siliciuros de metales, principalmente. En el vídeo, se explica que estos materiales tienen buenas propiedades térmicas y de conductividad eléctrica, y que sus propiedades mecánicas son similares a las de los cerámicos, pero son más frágiles. Los hard metals son importantes en el vídeo porque se utilizan en aplicaciones donde se requieren altas temperaturas y resistencia al desgaste.

💡Óxidos

En el vídeo, los 'óxidos' se refieren a un tipo de cermets compuestos predominantemente por óxidos, carburos, nitruros, brururos y sustancias carbonadas. Estos materiales son frágiles y tienen poca resistencia al choque térmico, pero tienen una excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Los óxidos de cermets se usan en aplicaciones como embragues, frenos de maquinaria pesada y aviones, y elementos de protección a las llamas.

💡Carburo de titanio

El 'carburo de titanio' es un compuesto químico mencionado en el vídeo como una de las fases cerámicas en la microestructura de los cermets. Es un material duro y resistente que se utiliza en la fabricación de herramientas de corte y otros componentes que requieren resistencia al desgaste. En el vídeo, se compara con el nitruro de titanio para destacar diferencias en sus propiedades, como la microdureza y la densidad.

💡Propiedades mecánicas

Las 'propiedades mecánicas' de un material se refieren a sus características relacionadas con el movimiento y la fuerza, como la dureza, la resistencia a la tracción y la elasticidad. En el vídeo, se discuten las propiedades mecánicas de los cermets, que son una combinación de las propiedades de materiales metálicos y cerámicos, lo que les confiere una alta dureza y resistencia al desgaste, manteniéndose estas propiedades a altas temperaturas.

💡Reciclaje

El 'reciclaje' se menciona en el vídeo en relación con los componentes de los cermets, que pueden ser reciclados individualmente. Se describe un proceso de reciclar una mezcla de tungsteno y calcio en forma de virutas, que implica un tratamiento hidrotérmico en ácido clorídrico. Esto demuestra que, aunque los cermets en sí no se reciclan comúnmente, sus componentes pueden ser reutilizados, lo que tiene implicaciones ambientales y económicas.

💡Resistencia al desgaste

La 'resistencia al desgaste' es la capacidad de un material para resistir la pérdida de su volumen o masa debido al uso o la acción de fuerzas externas. En el vídeo, se destaca que los cermets tienen una alta resistencia al desgaste, lo que los hace adecuados para aplicaciones donde se enfrentan a condiciones abrasivas o de alta velocidad, como herramientas de corte y componentes de motores de alta potencia.

💡Fabricación

La 'fabricación' de los cermets se menciona en el vídeo como un proceso complicado que resulta en un precio más costoso para estos materiales. La fabricación implica la combinación de una fase metálica y una fase cerámica para crear un material con propiedades únicas. El proceso de fabricación es clave para entender por qué los cermets tienen las propiedades que poseen y por qué su costo es elevado en comparación con otros materiales.

Highlights

Los cermets son materiales compuestos que combinan una fase predominantemente cerámica con una fase metálica.

Los cermets se diferencian de otros compuestos por utilizar una fase metálica como reforzante para mejorar la dureza.

La estructura cristalina de los cermets suele ser la del metal, generalmente fcc, con partículas de material cerámico distribuidas arbitrariamente.

En la microestructura de los cermets, se pueden encontrar fases Alfa 2 (rim) rodeando la fase Alfa 1 (núcleo), que es la matriz metálica.

La fase Alfa 1 suele estar compuesta por carburos de titanio, mientras que la fase Alfa 2 está compuesta por molipa.

Los cermets se clasifican en dos categorías principales: óxidos y hard metals (metales duros).

Los hard metals están compuestos por carburos, nitruros, boruros y siliciuros, principalmente.

Los cermets de óxido son más frágiles y tienen menor resistencia al choque térmico, pero una excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas.

Los componentes de la fase metálica de los cermets incluyen aluminio, silicio, magnesio, berilio, circonio, torio y uranio.

Los cermets de carbón son menos comunes y se identifican por contener grafito en diferentes proporciones.

El óxido de aluminio es un compuesto común de la clasificación óxido, destacando por su densidad, dureza y resistencia a la tracción.

Los carburo de titanio y nitruro de titanio son dos compuestos de la clasificación hard metal que difieren en sus propiedades como microdureza y densidad.

Los hard metals son utilizados principalmente en herramientas de corte y aplicaciones que requieren resistir altas temperaturas.

Los cermets de óxido se usan en embragues, frenos de maquinaria pesada, aviones, tubos de protección térmica y elementos de protección a las llamas.

Los cermets se venden en su forma final, como herramientas de corte, y no en formas como láminas o polvo.

Los precios de los cermets varían según el tipo de herramienta, con ejemplos dados en pesos colombianos.

Los componentes individuales de los cermets pueden ser reciclados, y hay investigaciones para reciclar compuestos de tungsteno y carbono.

Los cermets muestran propiedades mecánicas superiores, combinando las propiedades de materiales metálicos y cerámicos.

Los cermets son óptimos para herramientas de corte a altas velocidades, a diferencia de los carburos cementados que no resisten altas temperaturas.

El proceso de fabricación de los cermets es complicado, lo que hace que su precio sea bastante costoso.