Materiales compuestos

Materiales compuestos

Se forman cuando dos o mas materiales o fases se utilizan juntas para dar una combinación de propiedades que no se pueden lograr de otra manera. Los materiales compuestos se pueden seleccionar para obtener combinaciones no usuales de rigidez, peso, desempaño a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.

Clasificación de los Materiales Compuestos (Callister, 1996)

MATERIALES REFORZADOS CON PARTICULAS

REFORZADOS CON PARTICULAS GRANDES

Son materiales polímeros a los que seles ha añadido un relleno son realmente materiales compuestos con partículas grandes. En este caso el material de relleno modifica o mejora las propiedades del material base y/o sustituye una parte del volumen del material polimérico por un material barato, el relleno

Un material compuesto por partículas grandes es el hormigón, formado por cemento y arena o grava.

Un material compuesto por partículas grandes es el hormigón que es un compuesto con partículas grandes: las fases matriz dispersas son cerámicas. Debido a que los términos hormigón y cemento se suelen utilizar indistintamente conviene comentar la diferencia existente entre ambos. En sentido amplio el término hormigón se refiere a un material compuesto formado por un agregado de partículas entre si mediante cemento. Los dos tipos de hormigón mas utilizado son los constituidos por partículas de grava y arena unidas mediante cemento asfaltico o portland. El asfaltico se suele utilizar para pavimentos mientras que el portland se emplea extensamente como un material para la construcción de edificios

Características físicas del hormigón

Las principales características físicas del hormigón, en valores aproximados, son:

 Densidad: en torno a 2.350 kg/m3

 Resistencia a compresión: de 150 a 500 kg/cm2 (15 a 50 MPa) para el hormigón ordinario. Existen hormigones especiales de alta resistencia que alcanzan hasta 2.000 kg/cm2 (200 MPa).

 Resistencia a tracción: proporcionalmente baja, es del orden de un décimo de la resistencia a compresión y, generalmente, poco significativa en el cálculo global.

 Tiempo de fraguado: dos horas, aproximadamente, variando en función de la temperatura y la humedad del ambiente exterior.

 Tiempo de endurecimiento: progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parámetros.

 De 24 a 48 horas, adquiere la mitad de la resistencia máxima; en una semana 3/4 partes, y en 4 semanas prácticamente la resistencia total de cálculo.

 Dado que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues tienen parecido coeficiente de dilatación térmico, resulta muy útil su uso simultáneo en obras de construcción; además, el hormigón protege al acero de la oxidación al recubrirlo.

CONSOLIDADOS POR DISPERCION

La resistencia y la dureza de los materiales y de las aleaciones metálicas pueden aumentar mediante la dispersión uniforme de finas partículas de material muy duro e inerte en cantidades correspondientes a varios porcentajes en volumen. Las fases dispersas pueden ser metálicas o no metálicas generalmente se usa oxido. Otra ves el mecanismo del aumento de resistencia transcurre mediante las interacciones entre las partículas y las dislocaciones que circulan por la matriz, mecanismo análogo al de endurecimiento por precipitación.

El aumento de resistencia por dispersión no es tan pronunciado como el endurecimiento por precipitación sin embargo el crecimiento de resistencia se mantiene a levada temperatura durante el prolongado periodo de tiempo por las partículas dispersas se han escogido por su falta de reactividad con la fase matriz. En las aleaciones endurecidas por precipitacion, el incremento de resistencia desaparece por tratamiento térmico como consecuencia del crecimiento del precipitado o de la disolución de la fase precipitada.

La resistencia a levadas temperaturas de la aleación del níquel aumenta significativamente por adición de un 3% en volumen te toria como partícula finamente dispersada: este material se conoce como níquel con toria dispersa. Análogo efecto se produce en el sistema aluminio, oxido de aluminio. En la matriz metálica del aluminio se dispersan escamas extremadamente pequeñas de 0.1 a 0.2 micro metros de espesor

MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRA

Tecnológicamente los materiales compuestos con fases dispersas en forma de fibra son los mas importantes. A menudo se diseñan materiales compuestos reforzados con fibra con la finalidad de conseguir elevadas resistencias y rigidez

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