Las cerámicas de silicio basadas en nitruro de silicio de alta resistencia se diseñaron como una solución rentable para algunos de los entornos industriales de procesamiento térmico y mecánico más exigentes. Una disposición tetraédrica de los enlaces silicio-nitrógeno sustituidos con la adición de aluminio y oxígeno proporciona una resistencia excepcional a las diversas tensiones termodinámicas, con una mayor resistencia al ataque corrosivo. Estas propiedades se complementan con una alta resistencia del material y una integridad física bajo las fuerzas aplicadas.

Las cerámicas de nitruro de silicio ofrecen una alta resistencia a la tracción final (UTS) para resistir el alargamiento, y una extraordinaria resistencia a la flexión para soportar la cesión o la ruptura a elevadas tensiones transversales. La resistencia a la flexión también se conoce como módulo de ruptura. Esta entrada del blog explorará el módulo de ruptura de las cerámicas de nitruro de silicio con más detalle:

¿Qué es el módulo de ruptura?

El módulo de ruptura (MOR) de un material difiere de su resistencia a la tracción en que el UTS define la tensión máxima que un material puede soportar antes de sufrir una deformación severa debido al estiramiento. El módulo de ruptura, por su parte, se refiere al punto en el que una sección transversal del material se romperá debido a la flexión.

Las dos propiedades están intrínsecamente relacionadas. Cuando un componente o una pieza de prueba se ensaya en condiciones de flexión en tres puntos (3PB), la superficie cóncava se somete a compresión mientras que la superficie convexa se alarga bajo tensión, como se muestra en el dibujo esquemático de abajo, lo que eventualmente conduce a la ruptura o fallo del componente.

El módulo de rotura se expresa generalmente en megapascales de fuerza aplicada (MPa) y puede determinarse a partir de la carga axial (F) en el punto de rotura, y de la sección transversal del material.

Importancia del módulo de rotura

El módulo de rotura es crítico para caracterizar las capacidades estructurales de un material en respuesta a altas cargas axiales. Esto es vital para los componentes que soportan cargas y que tienen que soportar diversas tensiones termodinámicas en condiciones de funcionamiento severas. Las cerámicas de nitruro de silicio para entornos refractarios suelen presentar altos módulos de ruptura para resistir la fractura debida a la flexión y garantizar una larga vida útil de los componentes incluso en las aplicaciones más exigentes.

• Para saber más sobre las propiedades mecánicas de las cerámicas técnicas, lea El módulo de Young de las cerámicas de nitruro de silicio

El nitruro de silicio y el módulo de ruptura

Las cerámicas de nitruro de silicio representan una extraordinaria gama de resistencias a la flexión adecuadas para los distintos requisitos de las aplicaciones. El carburo de silicio técnico muestra un módulo de ruptura en 3 puntos de 450 MPa, mientras que las cerámicas basadas en nitruro de silicio muestran módulos de ruptura que van de 500 a 945 MPa.

• Syalon 101: MOR = 945 MPa a 20°C, y 700 MPa a 1000°C.
• Syalon 110: MOR = 500 MPa a 20°C, y 400 MPa a 1000°C.
• Syalon 050: MOR = 800 MPa a 20°C, y 750 MPa a 1000°C.
• Syalon 501: MOR = 825 MPa a 20°C.

Cerámicas de nitruro de silicio de International Syalons

International Syalons diseña e ingenieriza cerámicas técnicas de vanguardia y materiales refractarios con el más alto nivel de certificación. Nuestras avanzadas cerámicas de nitruro de silicio son adecuadas para su aplicación en el procesamiento químico, la manipulación de metales ferrosos y no ferrosos y las aplicaciones de recuperación de petróleo y gas.

• International Syalons ofrece un producto patentado conocido como Zircalon 30 – Un nuevo grado de circonio resistente a la fractura para aplicaciones de soldadura. Lea más para saber cómo hemos generado un nuevo material con un MOR = 1000 MPa a 20°C.

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