Compuestos

Materiales Compuestos Fibrosos
1.1 – Introducción.
En este trabajo pretendemos mostrar información sobre materiales compuestos para comprender su comportamiento micromecánico. ¿Qué es un material compuesto? No existe una definición ampliamente aceptada para responder a esta pregunta. Esta dificultad radica en las limitaciones de tamaño que se imponga a los componentes del que está formado elmaterial. Algunos autores definen como material compuesto a un sistema material integrado por una mezcla o combinación de dos o más micro o macro constituyentes que difieren en forma y composición química y que son esencialmente insolubles entre sí. Ejemplo de materiales compuestos microscópicos lo constituyen los obtenidos por sinterizado. Para los objetivos de este trabajo dejaremos de lado elpunto de vista microscópico y diremos que un material compuesto es aquel formado por una mezcla de dos o más materiales a nivel macroscópico. La importancia, bajo el punto de vista de la ingeniería, que revisten los materiales compuestos es que dos o más materiales distintos se combinan para formar un material con propiedades superiores, o en algún modo más importantes que las de sus componentesconsiderados individualmente. Las propiedades que pueden ser mejoradas combinando materiales son: • Resistencia. • Rigidez. • Resistencia a la corrosión. • Resistencia al desgaste. • Peso. • Resistencia a la fatiga. • Comportamiento dependiente de la temperatura. • Aislamiento y conductibilidad térmica. • Aislamiento acústico. Naturalmente algunas de las propiedades anteriores son mejoradas endetrimento de las restantes. Históricamente el hombre ha combinado materiales para obtener otros que se adapten a un fin específico. En la actualidad los compuestos de resina reforzados con fibras han permitido conseguir elevadas relaciones resistencia/peso y rigidez/peso permitiéndoles su uso en importantes aplicaciones sensibles al peso, tales como aeronaves y vehículos espaciales.

1.2 –Clasificación y características de los materiales compuestos.
1.2.1 – Clasificación. Existen tres tipos de materiales compuestos que son los aceptados generalmente, y son: • Compuestos fibrosos los cuales consisten en fibras inmersas en una matriz. • Compuestos laminados en donde se tienen varias capas de distintos materiales. • Compuestos de partículas que son partículas diseminadas en una matriz. 1.2.2 –Características. Compuestos fibrosos. Las fibras de un determinado material exhiben un mejor comportamiento desde el punto de vista de la rigidez y de su resistencia, que los mismos materiales en forma maciza. Este hecho está demostrado por las fibras de vidrio que tienen una resistencia a la rotura por mucho más elevada que la del vidrio en forma de lámina.

Esto básicamente se debe a que enlas fibras los cristales se alinean con el eje de la misma, a diferencia de la ubicación al azar de los cristales que se tiene en materiales macizos. De esta forma, no solo tiene una estructura más perfecta sino que, además, en materiales con dislocaciones la cantidad de estas resulta menor. Propiedades de las fibras: una fibra está caracterizada por su elevada relación longitud/diámetro, debiéndosetener en cuenta que este diámetro es cercano al tamaño de los cristales. En la tabla 1.1 se pueden observar la resistencia y rigidez de algunas fibras en comparación con materiales conocidos.
Fibra o Alambre Aluminio Titanio Acero Vidrio E Vidrio S Carbono Berilio Boro Grafito Peso Esp. ρ kN/m3 26,3 46,1 76,6 25,0 24,4 13,8 18,2 25,2 13,8 Tensión Limite en tracción, GN/m2 0,62 1,9 4,1 3,4 4,81,7 1,7 3,4 1,7

σlim t /ρ
103 m 24 41 54 136 197 123 93 137 123

σlim t

Modulo Elástico, E GN/m2 73 115 72 86 190 190 300 400 250

E/ρ 106 m 2,8 2,5 2,7 2,9 3,5 14 16 16 18

Tabla 1.1 – Propiedades de algunas fibras. Puede notarse que el peso específico juega un rol importante puesto que con la misma pueden definirse las relaciones resistencia/peso y rigidez/peso las cuales son...