Materiales Compuestos

MATERIALES COMPUESTOS:
Concepto:

Un material compuesto está formado por dos o más componentes y se caracteriza porque las propiedades del material final son superiores a las que tienen los materiales constituyentes por separado.
Los materiales compuestos se obtienen al unir dos materiales para conseguir una combinación de propiedades que no es posible de obtener en los materialesoriginales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a altas temperaturas, resistencia a la corrosión dureza o conductividad.

Los materiales compuestos están formados por dos fases; una continua denominada matriz y otra dispersa denominada refuerzo. El refuerzo proporciona las propiedades mecánicas al material compuesto yla matriz la resistencia térmica y ambiental. Matriz y refuerzo se encuentran separadas por la interface.


Las propiedades de los materiales compuestos dependen de una serie de factores:

a) Propiedades de la matriz y del refuerzo
b) Contenido de refuerzo
c) Orientación del refuerzo
d) Método de producción del material compuesto

Los compuestos se pueden clasificar de forma general entres categorías:
1. Con partícula
2. Laminares.
3. Fibras

CLASIFICACION ESPECÍFICA DE LOS MATERIALES COMPUESTOS:

1. Según la forma de los constituyentes:

Composites fibrosos: el refuerzo es una fibra, es decir, un material con una relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales).Ejemplo: epoxi con fibra de vidrio.


Composites particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales, es decir, las dimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas las direcciones.

Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.

Las propiedades de los materiales compuestos dependen básicamente de la relación volumétrica fibra/matriz y de la ordenación de las fibras en la matriz.a) Efecto de la fracción volumétrica de fibra
Cuanta más alta es la fracción volumétrica de fibras en el material compuesto, mayor es el módulo de elasticidad y la resistencia.
Tecnológicamente, los materiales compuestos con fases dispersas en forma de fibras son los más importantes ya que permiten conseguir elevada resistencia y rigidez a baja densidad, es decir, elevada resistencia específica yalto módulo específico.
b) Influencia de la orientación y concentración de la fibra
La orientación relativa también influye en las propiedades del material compuesto.
Existen dos tipos de orientación: alineación paralela y alineación al azar. Las fibras continuas se presentan alineadas, mientras que las fibras discontinuas se pueden presentar alineadas u orientadas al azar.

- Materialescompuestos con fibras continuas y alineadas: las propiedades dependen de la dirección en la que se miden (anisotropía). La dirección longitudinal es la que presenta mayor grado de reforzamiento. En la dirección transversal el reforzamiento es prácticamente nulo. Los esfuerzos aplicados en otras direcciones encuentran resistencias comprendidas entre estos extremos.
La mayoría de compuestos laminaresconstan de varias capas superpuestas con fibras alineadas en diferentes direcciones. De esta manera, el material puede ser sometido a esfuerzos multidireccionales,
- Materiales compuestos con fibras discontinuas y alineadas: la eficacia del reforzamiento es menor, pero el coste es inferior y es posible la obtención de piezas con formas complicadas.
- Materiales compuestos con fibras discontinuasy orientadas al azar: se utilizan cuando las fibras están sometidas a esfuerzos totalmente multidireccionales ya que son materiales isótropos.

Polímeros:

Muchos polímeros para ingeniería, que contienen rellenos y extensores son compuestos particulados. El mayor inconveniente que presentan los rellenos es que reducen la tenacidad y ductilidad del material. Para mejorar la tenacidad de...