Nitruro de silicio (Si₃N₄), óxido de aluminio (Al₂O₃) y titanato de aluminio (Al₂TiO₅). Estos tres materiales entran todos dentro de la categoría de cerámicas avanzadas o cerámicas de ingeniería, y presentan altos puntos de fusión, alta dureza, excelente estabilidad química, buena resistencia al desgaste y cierta resistencia a altas-temperaturas. Sin embargo, sus características principales son significativamente diferentes:
Nitruro de silicio (Si₃N₄): conocido por su alta resistencia, alta tenacidad, excelente resistencia al choque térmico y buena tasa de retención de resistencia a altas-temperaturas, es un representante de las cerámicas estructurales de alto-rendimiento.
Alúmina (Al₂O₃): Es conocida por su alta dureza, excelente resistencia al desgaste, buen aislamiento eléctrico, inercia química y costo relativamente bajo, y es la cerámica de ingeniería más utilizada.
Titanato de aluminio (Al₂TiO₅): su característica más destacada es un coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo, lo que aporta una excelente resistencia al choque térmico. Sin embargo, su resistencia mecánica es relativamente baja y existe un problema de descomposición térmica dentro de un cierto rango de temperaturas.
Campos de aplicación típicos
Nitruro de silicio (Si₃N₄):
Componentes estructurales de alta-temperatura: piezas de turbinas de gas (palas de rotor de turbina, casquillos de quemadores), piezas de motores diésel (bujías de calentamiento eléctrico, rotores de turbocompresor), cojinetes de alta-temperatura, muebles de horno (rodillos, soportes).
Piezas-resistentes al desgaste: herramientas de corte, anillos de sellado, componentes de bombas, rodillos, bolas de rodamiento.
Componentes resistentes al choque térmico-: componentes tratados con metal fundido (manguitos de termopar de inmersión, tubos ascendentes), componentes del intercambiador de calor.
Otros: Componentes de equipos de fabricación de semiconductores (accesorios, bases de calentadores), biocerámicas (uniones artificiales).
Óxido de aluminio (Al₂O₃)
Aisladores eléctricos: sustratos electrónicos (envases de circuitos integrados, sustratos de circuitos de película delgada y gruesa), aisladores de bujías, aisladores de alto-voltaje, componentes de tubos de vacío/tubo de microondas.
Piezas-resistentes al desgaste: anillos de sellado, componentes de bombas de émbolo, cojinetes (especialmente casquillos de bolas de cojinetes de cerámica mixta), guías de cables textiles, boquillas, medios de molienda (bolas, revestimientos).
Piezas resistentes a la corrosión-: bombas químicas, componentes de válvulas, recipientes de laboratorio (crisoles, tubos).
Biomédica: Articulaciones artificiales (cadera, rodilla), implantes dentales (pilares de implantes).
Componentes de alta-temperatura: materiales refractarios, revestimientos de hornos, manguitos de termopar (se debe considerar el choque térmico).
Otros: Abrasivos, herramientas de corte (corte de metales), tubos láser, armaduras transparentes (alúmina transparente).
Titanato de aluminio (Al₂TiO₅):
Componentes clave para la resistencia al choque térmico: piezas de motores de automóviles (revestimiento del tubo de escape, material base de revestimiento de barrera térmica, inserto superior del pistón), piezas de tratamiento de fusión de metal (funda protectora, crisol, copa de vertido), revestimiento/mueble del horno de alta-temperatura (soporte, varilla del rodillo), piezas del intercambiador de calor.
Componentes de baja expansión térmica: Componentes de instrumentos de precisión que requieren estabilidad dimensional (en ambientes con fluctuaciones de temperatura).
Componente de aislamiento térmico: Aprovechando su baja conductividad térmica.
Filtración y portadores catalíticos: Las estructuras porosas se utilizan para la filtración de metales fundidos o como portadores de catalizadores (aprovechando su estabilidad química y estructura de poros específica).
