Propiedades

MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA.
(*)
 
Los
MMCs
forman un grupo de materiales de los más estudiados en lasdos últimas décadas. Una de las causas por la que se desarrollaron losmateriales compuestos es la obtención de propiedades imposibles deconseguir con un material monolítico.Han sido desarrollados principalmente para componentesaeroespaciales y de motores de automoción. Seclasifican en tres grandesgrupos, de acuerdo con el tipo de refuerzo incorporado:
reforzados con fibracontinua
,
reforzados con fibras discontinuas
y
reforzados con partículas
.Así, encontramos como ejemplos de los materiales compuestos de matrizmetálica las aleaciones de aluminio con refuerzos de fibras de boro,aleaciones de aluminio reforzados con partículas de alúmina y carburo desilicio, etc.Podemos identificar dos fases: una continua, constituida por la
matriz
,y otra fase discontinua denominada
refuerzo (fase dispersa)
. Loscomponentes de un material compuesto no deben disolverse ni fusionarsecompletamente unos con otros. La identificación de los materiales y la de suinterfase debe ser posible de distinguir por medios físicos.Las propiedades del nuevo material van a dependerde la elección de lamatriz, del refuerzo y de interfase entre matriz y refuerzo.
REFUERZOS EMPLEADOS EN MATERIALES COMPUESTOS DEMATRIZ METÁLICA.
Las propiedades de este tipo de materiales están en función de laspropiedades de las fases constitutivas, de sus cantidades relativas y de lageometría de la fase dispersa. “Geometría de la fase dispersa” en estecontexto significa, la forma, el tamaño,la distribución y loa orientación de laspartículas:
(Callister. Fig. 16.1. Pág. 579)
Las funciones que tiene el material de refuerzo en MMCs son lassiguientes:1.
 
Soportar las tensiones que se ejercen sobre el compuesto.2.
 
Aumentar las características mecánicas de la matriz, su dureza yresistencia al desgaste (sobre todo el caso del refuerzo con partículas).3.
 
Mitigar los fallos deestas características con el aumento detemperatura.

 
Últimos desarrollos en MMC, usos y aplicaciones presentes y futuras
4
4.
 
Frenar o detener la propagación de grietas a través del compuesto y eldesarrollo de las fisurasAdemás, podemos distinguir tres tipos de refuerzos:
fibras continuas
,
fibras discontinuas
y
partículas (grandes y por dispersión).3.1.1.-Fibras continuas:Tecnológicamente, los materiales compuestos más importantesson aquellos en los cuales la fase dispersa existe en la forma de fibras. Losobjetivos de diseño de los materiales compuestos reforzados con fibras confrecuencia incluyen alta resistencia y alta rigidez según el peso. Loscompuestos reforzados con fibras se subdividen según la longitud de la fibra.En el caso de fibras cortas, estas son demasiadocortas para producir unaumento significativo de la resistencia.Bajo un esfuerzo, la longitud de la fibra es una variable a teneren cuenta puesto que éste cesa en los extremos de la fibra lo que produce unpatrón de deformación como se muestra en la figura:
(Callister. Fig. 16.6. Pág. 585)
Una fibra viene caracterizada por su longitud (l), si diámetro (d),su resistencia última a tracción (σ*), asícomo la resistencia de la uniónmatriz-fibra (o de la resistencia a cizalladura fibra matriz (τ), la que sea máspequeña). De tal forma que:lc= σ*d/2τ,siendo lc, la
longitud crítica
de la fibra que nos viene a determinar lacircunstancia en la cual la tensión máxima en la fibra solo se da en un puntode centro de la misma. Pues bien, todas las fibras que midan más que lalongitud crítica se denominaránfibras continuas,
y las que midan menos sedenominarán
fibras discontinuas
.Las fibras metálicas se emplean poco a causa de su posibleataque químico por parte de la matriz, los cambios estructurales por laelevación de temperatura, la posible disolución de la fibra en la matriz y larelativamente fácil oxidación de las fibras de metales refractarios (W, Mo, Nb,etc). Debido a ello se han...