Cerámicas Resistentes al Choque Térmico: Propiedades, aplicaciones y análisis

La resistencia al choque térmico es una de las propiedades importantes de cerámica avanzadaque puede evitar que las cerámicas avanzadas se agrieten o fallen debido a cambios drásticos de temperatura en condiciones térmicas extremas. A través de este artículo, aprenderá qué factores afectan a la resistencia al choque térmico, el rendimiento de las cerámicas resistentes al choque térmico, la comparación de parámetros, etc.

Factores que influyen en la resistencia al choque térmico

En general, un coeficiente de dilatación térmica más bajo puede reducir la tensión provocada por los cambios de temperatura. Cuanto mayor sea la conductividad térmica, menor será la diferencia de temperatura interna del material, reduciendo así la tensión local. Un módulo elástico bajo puede absorber más deformación antes de que el material se rompa, y una tenacidad a la fractura alta tiene menos probabilidades de provocar grietas causadas por la tensión.

Cerámica avanzada resistente al choque térmico

Tabla de parámetros: Comparación de la resistencia al choque térmico

Aplicaciones resistentes a los choques térmicos

Cerámica de circonio (ZrO₂)

Componentes de hornos de alta temperatura: El óxido de circonio se utiliza habitualmente en revestimientos de hornos debido a su capacidad para soportar gradientes de temperatura extremos.
Sondas Lambda: La capacidad del óxido de circonio para funcionar eficazmente a temperaturas cambiantes lo hace ideal para sensores de oxígeno en sistemas de combustión.
Herramientas de corte: Su gran dureza y su capacidad para soportar ciclos térmicos las hacen excelentes para aplicaciones como el corte y el rectificado.

Cerámica de carburo de silicio (SiC)

Industria de semiconductores: Se utiliza en componentes electrónicos de alta potencia y alta temperatura debido a su elevada conductividad térmica y a sus propiedades de banda prohibida ancha.
Intercambiadores de calor: La excelente resistencia al choque térmico del SiC lo hace ideal para intercambiadores de calor en procesos industriales que implican cambios rápidos de temperatura.
Discos de freno y embragues: Las industrias automovilística y aeroespacial utilizan cerámicas de SiC para discos de freno y embragues de alto rendimiento debido a su durabilidad en condiciones térmicas fluctuantes.

Cerámica de nitruro de silicio (Si₃N₄)

Turbinas de gas y motores a reacción: Debido a su estabilidad a altas temperaturas, el nitruro de silicio se utiliza en álabes de turbinas, juntas y otros componentes de motores que se enfrentan a rápidos cambios de temperatura.
Rodamientos y cierres mecánicos: Se utiliza en entornos en los que la resistencia al desgaste, las altas temperaturas y el choque térmico son esenciales.
Herramientas de corte: La tenacidad y la resistencia a los ciclos térmicos del nitruro de silicio lo convierten en un material ideal para herramientas de corte y matrices industriales.

Cerámica de alúmina (Al₂O₃)

Aisladores eléctricos: Su alta resistencia al choque térmico hace que la alúmina sea ideal para aislantes eléctricos en la transmisión y distribución de energía.
Protectores térmicos: Utilizada en las industrias aeroespacial y del automóvil, la alúmina se emplea en escudos térmicos y otros componentes que experimentan cambios extremos de temperatura.
Componentes resistentes al desgaste: Debido a su dureza, la alúmina se utiliza en aplicaciones como cojinetes, revestimientos resistentes al desgaste y componentes de bombas.