Materiales compuestos

MATERIALES COMPUESTOS

1. DEFINICIÓN

Se denomina material compuesto a un material combinado obtenido a partir de la unión (no química) de dos o más componentes, que da lugar a propiedades o características específicas. En estos materiales se deben considerar las matrices, las cargas y los refuerzos.
Los componentes de un material compuesto no deben disolverse, o fusionarse, completamenteunos con otros. Su caracterización, y la de su interfase debe ser posible de identificar por medios físicos. Esto quiere decir que las propiedades del material compuesto dependen del tipo de interfase y de las características de los componentes.
Existen diversas clasificaciones de los materiales compuestos según se atienda a la matriz, a los refuerzos o a las cargas. Atendiendo a su matriz setienen materiales compuestos de matriz metálica, de matriz cerámica y de matriz resina.

2. MATRICES

2.1. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA

Los compuestos de matriz metálica son materiales en los que la fase continua, un metal o una aleación, ésta reforzada con una fibra de alta resistencia, una fibra de alta rigidez, un whisker, o partículas, generalmente cerámicas o de grafito. Loscompuestos de matriz metálica están tomando un auge importante por sus excelentes propiedades mecánicas y sus posibilidades de satisfacer un criterio de diseño único, tal como por ejemplo, una distorsión térmica nula.
Al igual que en otros compuestos, la elección adecuada de la matriz, el refuerzo y la estructuración del compuesto hace posible la fabricación de un compuesto de matriz metálica paracumplir con unos requerimientos específicos. De una forma diferente a los materiales convencionales, que tienen propiedades isótropas i ligeramente anisotropicas, estos compuestos pueden diseñarse para que tengan propiedades diferentes en distintas direcciones. Por ejemplo, pueden tener alta rigidez en una dirección y alta tenacidad en otra.
El estado del arte de los compuestos de matriz metálicaes menos conocido que el de los compuestos de matriz de resina. Sin embargo, los compuestos de matriz metalica tienen ciertas ventajas sobre los compuestos de matriz de resina, entre las cuales se encuentran: mejores propiedades transversales, mayor capacidad de temperatura, elevada conductividad térmica y eléctrica, no existe desprendimiento de gases, no se produce absorción de humedad y mejorresistencia al desgaste. Como desventajas puede citarse una tecnología menos conocida, y por consiguiente, un mayor coste de producción.
Los materiales compuestos de matriz metálica vienen desarrollándose desde 1960. Hasta una época reciente, el coste era muy elevado debido a los materiales de refuerzo y a los métodos de fabricación. Al bajar los precios de los refuerzos y disminuir los costes defabricación se ha producido la emergencia de los compuestos de matriz metálica como materiales viables en ingeniería.
De una forma general, los compuestos de matriz metálica se pueden dividir en dos categorías según el tipo de refuerzo que incorporen:
Refuerzos de fibras continuas.
Refuerzos con fibras o elementos discontinuos.
Los materiales compuestos de matriz metálica han sido deinterés durante los últimos 25 años por sus excelentes propiedades estructurales, habiéndose utilizado fundamentalmente en aplicaciones aeroespaciales debido a su elevado coste. Con el advenimiento de refuerzos a precios más bajos se ha producido un desarrollo importante en la aplicación de estos materiales para la fabricación de piezas industriales. Así por ejemplo, se han empezado a producir bielaspara motores con estos nuevos materiales. Como consecuencia, los compuestos de matriz metálica han empezado a salir del laboratorio para convertirse en una clase de materiales estructurales con características verdaderamente interesantes.

2.2. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ CERAMICA
Los materiales frágiles, si bien tienen, generalmente, unas propiedades adecuadas a alta temperatura, suelen...