Materiales compuestos

“Materiales Compuestos.”
Se designa como Materiales Compuestos los formados por la unión íntima de dos o más componentes para optimizar las propiedades de la combinación.
Los materiales compuestos así definidos se emplean desde la antigüedad. Es el caso de los adobes: unión de arcilla y fibras de paja o el yeso reforzado con crines de caballo.
Propiedades y comportamiento:
Bajo condicionesideales, el composite muestra un límite superior de propiedades mecánicas y físicas definido generalmente por la regla de las mezclas. Es posible sintetizar composites con una combinación de propiedades específicas de la aleación (tenacidad, conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la temperatura, estabilidad ambiental, procesabilidad) con las propiedades específicas de los cerámicosreforzantes (dureza, alto módulo de Young, bajo coeficiente de expansión térmica). Es así como por ejemplo, un composite AlCuMgAg/SiC/60p muestra una mejora de cada una de sus propiedades, tanto mecánicas como térmicas al compararlo con la aleación base [2]. De igual modo, se han conformado CMM tipo A356/SiC/30-40, para la obtención de piezas que requieren alta transferencia de calor y alta tenacidadcon baja densidad [20].
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas que exhiben los CMM son consideradas superiores con respecto a los materiales que los componen de manera individual, como ya se ha señalado anteriormente. Dicho aumento en propiedades, depende de la morfología, la fracción en volumen, el tamaño y la distribución del refuerzo en la aleación base. Además dichos factorescontrolan la plasticidad y los esfuerzos térmicos residuales de la matriz
Se ha comprobado cómo varía la dureza de un material compuesto en estado de obtención y después de un tratamiento térmico, así como respecto al incremento del volumen del reforzante. La experiencia muestra un incremento en la resistencia a la tracción al variar el % de volumen de la fracción reforzante, tanto en el material sintratamiento térmico, como con tratamiento térmico.
La resistencia a la tracción en los materiales compuestos con partículas duras y blandas varía en función del volumen del material reforzante
Por su parte la deformación de los materiales compuestos tiene una tendencia inversa al incremento del volumen de partículas reforzantes Similar comportamiento a la elongación tiene la resistencia al impactoPropiedades térmicas
Las propiedades térmicas fundamentales a considerar en los CMM son el CET y la conductividad térmica (CT) Dependiendo de la fracción de volumen de refuerzo, su morfología y su distribución en la aleación base, se obtienen diferentes valores de ambas propiedades. Ambos pueden ser modificados por el estado de precipitación de la matriz y por el tipo de aleación de la matriz.Es así como el CET de las aleaciones de titanio es muy similar a algunos tipos de fibras reforzantes, lo cual se considera una ventaja ya que se disminuyen los esfuerzos residuales debido a la diferencia térmica entre las fibras y la matriz.
Algunos investigadores conciben que en la medida en que la CT de la aleación matriz se vea disminuida con la introducción de partículas cerámicas, esto puedeverse compensado si la fase cerámica que se usa como refuerzo es conductora.

“Aplicaciones de los CMM en el sector eléctrico y electrónico.”
El control de la CT y del CET, permite el uso de los CMM para la fabricación de conectores eléctricos, substratos, materiales de paquetes electrónicos, placas de batería y alambres superconductores. En los últimos años, los esfuerzos se han concentradoel desarrollo de CMM reforzados con partículas, las cuales son más baratas que los refuerzos con fibra. Comúnmente, se utilizan el SiC y otras partículas cerámicas como Al2O3.
Una aplicación de éste tipo de composite la constituye el AlSi/SiC/70 para la fabricación de módulos IGBT (Insolated Gate Bipolar Transistor). La incorporación de partículas en una matriz de Al en una fracción de volumen...