Materiales Compuesto Articulo

*

El objeto del presente trabajo consiste en adecuar distintos métodos para la incorporación de materiales de refuerzo como el SiC y B4C a materiales compuestos de carbono, reforzados con fibra de carbono. Se utilizaron breas de impregnación de petróleo (en frío y en caliente) y tolueno como vehículos para la incorporación de los materiales de refuerzo y materiales inhibidores de oxidacióncomo B2O3, H3BO3 y B4C a las matrices de C/C. Se utilizaron crisoles herméticos con grafito en polvo en su interior para obtener la carbonización de las muestras. Se emplearon atmósferas fuertemente oxidantes para provocar la oxidación y degradación de la matriz compuesta tras el proceso de carbonización. También se evaluaron cuáles de los métodos ensayados producen un mayor incremento de laspropiedades mecánicas y protección contra la oxidación de los materiales finales obtenidos. Los distintos materiales ensayados fueron estudiados mediante técnicas como microscopía electrónica de barrido y microanálisis mediante energías dispersivas. Así mismo, se evaluaron los resultados de los ensayos de flexión obtenidos. Palabras clave: Materiales compuestos C/C, oxidación, propiedades mecánicas,infiltración. Infiltration of reinforcement materials in the oxidation behaviour and the mechanical properties to carbon fiber reinforced carbon matrix (C/C) composites In the present study, attention was focused on the adaptation of different methods in order to incorporate reinforcement materials just like SiC and B4C to carbon fiber reinforced carbon matrix (C/C) composites. Hot petroleum pitchimpregnation and also at room temperature, and toluene were used as drivers to incorporate reinforcement materials and oxidation inhibitors, just like B2O3, H3BO3 and B4C to (C/C) matrix. Hermetic crucibles and graphite have been used in order to obtained carbonization process. Oxidizing atmospheres were used in order to improve the oxidation matrix after the carbonization process. Differentmethods of infiltration have been evaluated in order to test which of these produce bigger increment on mechanical properties and oxidation protection of the final materials. The different tested materials were studied by means of techniques like scanning electron microscopy (SEM) and micro-analysis by energy dispersive spectroscopy (EDS). Results of flexural test were finally compared. Keywords:Carbon/carbon composites, oxidation, mechanical properties, infiltration

1. INTRODUCCIÓN Tanto el carbono como el grafito reforzados con fibra de carbono constituyen un tipo de material compuesto de altas prestaciones, dada su elevada resistencia mecánica, baja densidad y alta resistencia al choque térmico. Como inconveniente presentan una baja resistencia a la oxidación cuando la temperatura deutilización alcanza los 400ºC (1,2) Su proceso de fabricación tiene como resultado la aparición de dos tipos de defectos: • Una porosidad elevada del material acabado, ya que quedan espacios libres entre las fibras durante el conformado que no son alcanzados por los materiales precursores de la matriz. • Aparición de microfisuras dada la diferencia existente entre los coeficientes de dilataciónde la matriz de carbono y de la fibra de refuerzo empleada. El objetivo de la infiltración (3) conjunta de inhibidores de oxidación y materiales de refuerzo (4), va encaminado por un lado a la reducción de la porosidad superficial y mejora que este aspecto tiene sobre el comportamiento frente a la oxidación (5,6), (limitando la cantidad de aire que puede almacenar la matriz e impidiendo el accesodel mismo desde el exterior), y por otro, mejorar las propiedades mecánicas dependientes de la naturaleza de la unión entre el material infiltrado y la matriz. En presencia de oxígeno, las matrices de carbono comienzan su oxidación a temperaturas del orden de 350ºC (matrices carbonizadas) y 450ºC (matrices grafitizadas). Elementos como el sodio, potasio y calcio presentes en la matriz, son los...