Trabajo Materiales Compuestos

Materiales compuestos



























Introducción a los materiales compuestos:
Los materiales compuestos son materiales multifásicos producidos en forma artificial que tienen una buena combinación de las mejores propiedades de las fases constituyentes. En general, una fase es continua (la matriz) y rodea completamente a la otra (la fase dispersa).
Estos compuestos puedenseleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.
Los compuestos se pueden clasificar en tres categorías: materiales compuestos reforzados con partículas, con fibras y estructurales (figura 1). El concreto que, es una mezcla de cemento y grava, es un compuesto particulado; la fibra devidrio, que contiene fibras de vidrio incrustadas en un polímero, es un compuesto reforzado con fibras; y la madera contrachapada o triplay, que tiene capas alternas de chapa de madera, es un compuesto estructural (laminar).
Si las particulas de refuerzo están distribuidas uniformemente, los compuestos particulados tendrán propiedades isotrópicas; los compuestos con fibras pueden ser isotrópicos oanisotropicos; los laminares siempre tienen un comportamiento anisotrópico.

Figura 1 Algunos ejemplos de materiales compuestos: a) el triplay o madera contrachapada es un compuesto laminar de capas de chapas de madera. b) la fibra de vidrio es un compuesto reforzado por fibra, que contiene largas fibras rígidas de vidrio en una matriz polimérica blanda. c) el concreto es un componente particulado,que contiene arena gruesa o grava en una matriz de cemento.





Tipos de matrices:
La matriz de un material compuesto soporta las fibras manteniéndolas en su posición correcta; transfiere la carga a las fibras fuertes, las protege de sufrir daños durante su manufactura y su uso y evita la propagación de grietas en las fibras a todo lo largo del compuesto. Por lo general es responsable del controlprincipal de las propiedades eléctricas, el comportamiento químico y el uso a temperaturas elevadas del compuesto.
Matriz metálica MMC: se mejora el comportamiento a fluencia respecto de la aleación base, pudiendo obtenerse una direccionalidad de las propiedades, ese incremento de resistencia va unido a una disminución de la tenacidad de la aleación. Se requieren fibras especiales para evitar lareacción química fibra-matriz a alta temperaturas, costes de fabricación muy elevados.
Matriz cerámica CMC: presenta una enorme complejidad, tanto en su comportamiento como en su producción industrial. El objetivo es disponer de un material cerámico con la inherente resistencia térmica de los cerámicos, pero con un valor de tenacidad que permita su utilización en aplicaciones estructurales, se handesarrollado para revestimiento externo de los transbordadores y automóviles de competición.
Matriz polimérica: son los mejor caracterizados y los de mayor utilización industrial. En aviones civiles y militares incorporan progresivamente en su estructura externa.
Materiales compuestos reforzados con partículas:
Dentro de esta clasificación se pueden distinguir entre compuestos por dispersión ycompuestos particulados.
Consolidados por dispersión: Es posible considerar como compuestos particulados un grupo especial de materiales endurecidos por dispersión, que continen partículas de 10 a 250 nm (figura 2). Estos dispersoides, por lo general óxidos metálicos, se introducen en la matriz. Aun cuando las pequeñas partículas no sean coherentes con la matriz, bloquean el movimiento de lasdislocaciones y producen un pronunciado efecto de endurecimiento.
El dispersante debe tener baja solubilidad en la matriz y no reaccionar químicamente con ella, aunque un pequeño grado de solubilidad puede ayudar a mejorar la unión entre el dispersante y la matriz.





Figura 2 Micrografía electrónica del níquel . Las partículas dispersas de tho2 tienen un diámetro de 300nm o menos.


Con partículas...