¿Qué material es mejor, cerámico o metálico?

Las características de los materiales cerámicos pueden comprenderse mejor por comparación con los metales. Así, al comparar la alúmina (Al2O3, material cerámico) con el aluminio (Al, metal), observamos que éste tiene una temperatura de fusión baja, una conductividad térmica elevada y es blando, mientras que la alúmina tiene una temperatura de fusión muy alta, una conductividad térmica baja y es dura. En general, los materiales cerámicos tienen mejores características en dureza, resistencia a alta temperatura y resistencia a la corrosión, pero tienen desventajas como, por ejemplo, que son frágiles y que su fabricación con alta reproducibilidad aún presenta dificultades. .

Tres razones fundamentales pueden ser esgrimidas para justificar la creciente importancia de los materiales cerámicos:

• Independencia productiva. Un eventual bloqueo en el suministro de algunos metales estratégicos (tales como el niobio, manganeso, cromo, cobalto, níquel…) a los países que no los producen tendría graves consecuencias en sus economías. Veamos como ejemplo el caso del cromo. Es el aditivo más ampliamente utilizado para endurecer, incrementar la resistencia al desgaste y a la corrosión de una gran variedad de aleaciones metálicas. También es utilizado como aditivo que incrementa la resistencia mecánica a la deformación y a la oxidación de muchas aleaciones metálicas a altas temperaturas. Se usa en los aceros inoxidables, en las aleaciones para herramientas y en las superaleaciones. Sin embargo la práctica totalidad de los depósitos mundiales de este mineral se encuentran concentrados en sólo siete países: Sudáfrica, Zimbabwe, Turquía, Kazajstán, India, Cuba y Filipinas. Se intuye claramente la necesidad de buscar materiales alternativos que no requieran la presencia de estos minerales para su fabricación. En este punto los materiales cerámicos pueden desempeñar un papel importante de sustitución, contribuyendo significativamente a reducir la vulnerabilidad de muchas economías nacionales.
  
  
• Ahorro energético. El consumo energético para producir un material cerámico es, en general, aproximadamente el 50 % del necesario para producir un metal o un componente metálico. Por otro lado, la mayoría de los materiales cerámicos están constituidos por elementos ampliamente existentes en la corteza terrestre y, generalmente, bastante bien distribuidos. El silicio y el aluminio, dos los componentes más representativos de los materiales cerámicos, son los elementos más abundantes de la corteza terrestre; e incluso el circonio, constituyente fundamental de gran parte de los materiales cerámicos avanzados, abunda más que metales tan comunes como el cobre, el plomo o el cinc.
  
  
• Mejora de propiedades. Los materiales cerámicos presentan ventajas intrínsecas a su naturaleza, en cuanto a sus propiedades: elevada dureza, mayor resistencia a la oxidación, menor densidad, inferior conductividad térmica, superior resistencia al ataque químico y por supuesto una excelente resistencia a temperaturas elevadas.

Todo lo expuesto justifica que en los países más avanzados tecnológicamente se haya apoyado y estimulado desde hace años una política tendente a la obtención de materiales cerámicos con altas prestaciones en sus características y con fines muy diversos.

Frente a las ventajas mencionadas, los materiales cerámicos presentan algunos inconvenientes. Estos son fundamentalmente: su reproducibilidad y su fragilidad, condición inherente a su naturaleza. Sin embargo, estas desventajas pueden ser superadas en alguna medida mediante una adecuada elección de las materias primas y modificando convenientemente el proceso de fabricación. La reproducibilidad se puede mejorar mediante un procesado adecuado, con objeto de lograr micro-estructuras controladas con tamaños de defectos lo más pequeños posibles. Y la fragilidad tratando de incrementar, con mecanismos de reforzamiento adecuados, la energía requerida para que una grieta se propague en el material.