Materiales compuestos

TRABAJO DE MATERIALES COMPUESTOS

CRISTIAN FERNANDO OSORIO VARGAS
ERICK CHRISTOPHER CUERVO
PABLO ROBERTO GOMEZ
WILLIAN ANDRES LOPEZ
SEBASTIAN MADRID

ESCUELA DE ADMINISTRACION Y MERCADOTECNIA
INGENIERIA MECATRONICA E INDUSTRIAL
ARMENIA-QUINDIO
16-DE MAYO DE 2011

MATERIALES COMPUESTOS
En ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos materiales que seforman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.
Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales quecombinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales.

¿COMO ESTAN FORMADOS LOS COMPUESTOS?
Los materiales compuestos están formados por dos partes claramente diferenciadas:

Matriz
Es el volumen donde se encuentra alojado el refuerzo, se puede distinguir a simple vista por ser continuo. Los refuerzos deben estar fuertemente unidos a la matriz, de forma que su resistencia yrigidez sea transmitida al material compuesto. El comportamiento a la fractura también depende de la resistencia de la interface. Una interface débil da como resultado un material con baja rigidez y resistencia pero alta resistencia a la fractura y viceversa.
Las matrices se pueden clasificar en: Matrices orgánicas y Matrices inorgánicas.
Los materiales compuestos de matriz metálica (CMM) han sidodestinados especialmente a aplicaciones estructurales en la industria automotriz, aeroespacial, militar, eléctrica y electrónica, las cuales usualmente exigen alta rigidez, resistencia y módulo específico. Para el caso de las aplicaciones en el sector eléctrico y electrónico, se requiere en el diseño de los materiales, propiedades termomecánicas y termofísicas con una máxima transferencia de calor.Los materiales metálicos de uso más común en CMM son las aleaciones ligeras de Al, Ti y Mg; siendo el Al el de mayor consumo debido a su bajo costo, baja densidad, buenas propiedades mecánicas, alta resistencia a la degradación ambiental y fácil manipulación. También se destaca el uso de aleaciones base Cu, al igual que se está investigando el uso de semiconductores, superaleaciones y compuestosintermetálicos.

Refuerzos
Los tipos de refuerzo se pueden clasificar en tres categorías: fibras, whiskers y partículas. Desde el punto de vista de propiedades mecánicas, se puede obtener una gran mejora mediante el uso de fibras continuas, reforzando en la dirección del esfuerzo aplicado; mientras que con whiskers y partículas se experimenta una disminución de resistencia pero se obtiene unagran isotropía en el material.
Fibras Continuas: En el caso de las fibras metálicas, los problemas de ataque químico por parte de la matriz, los posibles cambios estructurales con la temperaturas, la posible disolución de la fibra en la matriz y la relativamente fácil oxidación de las fibras de metales refractarios (W, Mo, Nb), hacen que éste tipo de materiales sean poco empleados. Esto ha dadopie al enorme desarrollo de las fibras cerámicas, siendo las más empleadas como refuerzo las de B, Al2O3 y SiC, y que entre sus numerosas ventajas se cuentan: no se disuelven en la matriz, mantienen su resistencia a altas temperaturas, tienen alto módulo de elasticidad, no se oxidan y tienen baja densidad.
Partículas: El uso de partículas como material reforzante, tiene una mayor acogida en losCMM, ya que asocian menores costos y permiten obtener una mayor isotropía de propiedades en el producto. Sin embargo, para tener éxito en el CMM desarrollado, se debe tener un estricto control del tamaño y la pureza de las partículas utilizadas. Los refuerzos típicos de mayor uso en forma de partícula son los carburos (TiC, B4C), los óxidos (SiO2, TiO2, ZrO2, MgO), la mica y el nitruro de silicio...