Materiales compuestos

MATERIALES COMPUESTOS Y SU APLICACIÓN PRÁCTICA A LOS PERFILES PRFV

1. INTRODUCCIÓN
Los materiales compuestos son aquellos formados por dos o más fases físicas distintas cuya combinación produce propiedades conjuntas que son diferentes y frecuentemente superiores de las de sus constituyentes. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia,peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad. Los materiales compuestos presentan las siguientes características:

• Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.
• Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.
• Sus propiedadesmecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).
• No pertenecen a los materiales compuestos aquellos materiales polifásicos, como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes-

A pesar de haberse obtenido materiales compuestos con unas propiedades excepcionales, susaplicaciones prácticas se ven reducidas por factores como el coste y la dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre materiales.

Ventajas e inconvenientes de los materiales compuestos

Las ventajas que presentan los materiales compuestos se derivan de la sinergia entre las propiedades de sus componentes y se resumen a continuación:

• materiales rígidos y de peso muy ligero((=1,26-1,82 g/cc, (Al=2.8 g/cc)
• resistentes a la corrosión
• buenas propiedades de fatiga y de tenacidad
• flexibilidad en el diseño a precios más bajos que otro tipo de materiales
• elevada durabilidad

Y sus inconvenientes se derivan también de la mezcla de materiales:

• Propiedades anisótropas
• Poco resistentes al ataque con productos químicos o disolventes
•Materiales de partida costosos
• Métodos de manufactura bastante lentos

Componentes de un material compuesto
Los materiales compuestos constan de dos partes o fases:
➢ Fase continua o matriz (Fase Primaria): transmite tensiones a la fase dispersa y la mantiene protegida del entorno.
➢ Fase dispersa o agente de refuerzo (Fase Secundaria): mejora las propiedades, en generalmecánicas, de la matriz.

Los materiales utilizados tanto para la fase dispersa como para la matriz pueden ser un metal, un cerámico o un polímero. No obstante, el polímero sólo puede ser utilizado como elemento reforzante en una matriz polimérica.

Las propiedades de un material compuesto dependen de la naturaleza fases constituyentes, de la proporción relativa de las fases y de la geometría de la fasedispersa (forma, tamaño, orientación, distribución, concentración).

2. CLASIFICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS
Los materiales compuestos pueden clasificarse en particulados, de fibra y estructurales (laminados).

2.1. MATERIALES COMPUESTOS FIBROSOS
Son filamentos de material, generalmente de sección circular con diámetro que varía entre 0,0025 mm y 0,13 mm. Este tipo de materialescompuestos mejora la resistencia mecánica de las estructuras (A menor diámetro de fibra, mayor resistencia a la tensión) y mejora la estabilidad térmica de los compuestos.

Existen dos tipos de fibras:
• Fibras largas: Según su orientación pueden ser unidireccionales (Las fibras se disponen paralelas en forma de matriz cuadrada o hexagonal.) o bidireccionales (con forma de tejido o estera).
•Fibras cortas: Lo normal es que las fibras cortas, al igual que las partículas se distribuyan al azar dentro de la matriz polimérica. Sin embargo, durante la fabricación puede lograrse la orientación de las fibras.
Los materiales utilizados en las fibras son sintéticas (vidrio, carbono metales, orgánicas y cerámicas) o naturales.

2.2. MATERIALES COMPUESTOS PARTICULADOS
Existe una gran...