Materiales Compuestos
Enviado por wilmermaocortes • 7 de Julio de 2015 • 5.331 Palabras (22 Páginas) • 296 Visitas
Índice | Materiales compuestos
Mapa conceptual
10.1. ¿Qué son los materiales compuestos?
10.2. ¿Cuáles son los componentes de los materiales compuestos?
10.2.1. La matriz
10.2.1.1. Propiedades de las matrices
10.2.2. El material de refuerzo
10.2.2.1. Fibra de vidrio
10.2.2.2. Fibra de carbono
10.2.2.3. Fibras orgánicas
10.2.2.4. Fibras naturales
10.2.3. La interface
10.3. Un poco de historia
10.3.1. Materiales compuestos de origen natural
10.3.2. Cementos y hormigones
10.3.3. El alquitrán
10.3.4. Resumen
10.4. Clasificación de los materiales compuestos
10.5. ¿Por qué necesitamos materiales compuestos?
10.5.1. Filosofía de diseño
Longitud y diámetro de las fibras
Cantidad de fibras
Orientación de las fibras
10.6. Propiedades de los materiales compuestos
10.6.1. Propiedades mecánicas (propiedades específicas)
10.6.2. Resistencia a la corrosión
10.7. Métodos de fabricación
10.7.1. Compuestos de matriz plástica
10.7.2. Compuestos de matriz metálica
Bibliográficas y web grafía
10.1. ¿Qué son los materiales compuestos?
Los materiales compuestos son combinaciones macroscópicas de dos o más materiales diferentes que poseen una interface discreta y reconocible que los separa. Debido a ello, son heterogéneos (sus propiedades no son las mismas en todo su volumen). Si bien algunos materiales compuestos son naturales (como la madera o el hueso), la gran mayoría de los materiales compuestos utilizados en la actualidad son diseñados y “fabricados” por el hombre.
Los materiales de esta familia surgen de la necesidad de obtener materiales con una combinación de propiedades que difícilmente se encuentren en los cerámicos, los plásticos o los metales. Por ejemplo, en la industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara vez se dan juntas; por lo que se “diseña” un material según la aplicación para la cual se necesitan.
A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, utilizar estos materiales en aplicaciones prácticas no siempre es factible dado que se trata, en general, de materiales caros, de difícil fabricación.
Una característica de todos los materiales compuestos es que, en cada uno de ellos, se pueden distinguir dos componentes bien diferenciados: la matriz y el refuerzo o fase discontinua.
10.2. ¿Cuáles son los componentes de los materiales compuestos?
Para comprender qué son los materiales compuestos y por qué los necesitamos, debemos estudiar qué características poseen y cómo se relacionan la matriz y el refuerzo.
10.2.1. La matriz
Las funciones principales de la matriz son:
• definir las propiedades físicas y químicas;
• transmitir las cargas al refuerzo,
• protegerlo y brindarle cohesión.
Así como también permitirá determinar algunas características del material compuesto como la confortabilidad y el acabado superficial, es decir, de las propiedades de la matriz dependerá la capacidad que posea el material compuesto para ser conformado con geometrías complejas en procesos que, generalmente, no involucrarán posteriores etapas de acabado. Al someter al material compuesto a diferentes tipos de cargas mecánicas la matriz juega diferentes roles:
Bajo cargas compresivas: es la matriz la que soporta el esfuerzo, ya que se trata de la Fase continúa.
En tracción: la matriz transfiere la carga aplicada sobre la pieza a cada una de las fibras o partículas, de manera que éstas sean las que soporten el esfuerzo. Para ello es necesaria una excelente adhesión entre la matriz y el refuerzo.
Además, muchas veces es la matriz la que determina la resistencia al impacto y la encargada de detener la propagación de fisuras.
10.2.1.1. Propiedades de las matrices
La matriz de un material compuesto:
• soporta las fibras manteniéndolas en su posición correcta;
• transfiere la carga a las fibras fuertes,
• Las protege de sufrir daños durante su manufactura y uso;
• y evita la propagación de grietas en las fibras a todo lo largo del compuesto.
• La matriz, por lo general, es responsable del control principal de las propiedades eléctricas, el comportamiento químico y el uso a temperaturas elevadas del compuesto.
Las matrices poliméricas son las más comúnmente utilizadas. La mayoría de los polímeros, Tanto termoplásticos como termoestables están disponibles en el mercado con el agregado de fibras de vidrio cortas como refuerzo.
Los compuestos de matriz metálica incluyen aluminio, magnesio, cobre, níquel y aleaciones de compuestos ínter metálico reforzado con fibras cerámicas y metálicas. Mediante los compuestos de matriz metálica se cubre una diversidad de aplicaciones aeroespaciales y automotrices. La matriz metálica permite que el compuesto funcione a altas temperaturas pero, a menudo, la producción de una pieza de este tipo de materiales compuestos es más costosa que la de una pieza de compuestos de matriz polimérica.
En los materiales compuestos, también, pueden utilizarse como matriz materiales cerámicos frágiles. Los compuestos de matriz cerámica tienen buenas propiedades a temperaturas elevadas (hasta algunos miles de grados centígrados) y son más livianos que los de matriz metálica igual temperatura.
| GUÍA DIDÁCTICA | Capítulo 10 | MATERIALES COMPUESTOS
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10.2.2. El material de refuerzo
El refuerzo puede ser en forma de partículas o de fibras. Como regla general, es más efectivo cuanto menor tamaño tienen las partículas y más homogéneamente distribuidas están en la matriz o cuando se incrementa la relación longitud/diámetro de la fibra.
Si bien, como veremos más adelante, los materiales de refuerzo pueden presentarse en forma de partículas en un amplio grupo de materiales compuestos, los más numerosos y ampliamente utilizados son aquellos reforzados con fibras.
En la mayoría de los compuestos reforzados
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