MATERIALES COMPUESTOS

MATERIALES COMPUESTOSSon aquellos que se componen de uniones de metales, cermicosy polmeros.

La combinacin adecuada de estos componentes origina unosmateriales con mejores propiedades que las partes que loscomponen por separado.Presentan varias fases qumicamente distintas, completamenteinsolubles entre s y separadas por una interfase.

COMPOSITE FASE

DISPERSA

MATRIZ

Adobe Paja Barro

Madera Fibras celulosa Lignina

Hueso Fibras de

colgeno

Apatito

Acero perltico Ferrita Cementita

Hormign

armado

Armadura de

acero

Hormign

Un material compuesto presenta 2 elementosprincipales: fibra y matriz.

Adems de fibra y matriz existen otros tipos de componentescomo cargas y adictivos que dotan a los materiales compuestosde caractersticas peculiares para cada tipo de fabricacin yaplicacin.

FIBRASLa fibra es el componente de refuerzo del material compuesto.Aporta: Resistencia mecnica rigidez durezaEs el determinante para obtener las principales propiedades mecnicas.Las caractersticas mas sobresalientes de las fibras de los materiales compuestosson su resistencia a la traccin especifica y su elevado modulo especifico.

Fibras de carbono Fibras orgnicas

Fibra de vidrio Fibra de boro

Fibra de carburo de silicio Fibra de cuarzo

Fibras metlicas Otras fibras cermicas

FIBRA DE CARBONO

La fibra de carbono es una fibra sinttica constituida por finos filamentos de 510 m de dimetro ycompuesto principalmente por carbono. Cada filamento de carbono es la unin de muchas miles defibras de carbono. Se trata de una fibra sinttica porque se fabrica a partir del poliacrilonitrilo.

La principal aplicacin es la fabricacin de materiales compuestos, en la

mayora de los casos aproximadamente un 75% con polmerostermoestables. El polmero es habitualmente resina epoxi, de tipotermoestable aunque tambin puede asociarse a otros polmeros, como elpolister o el vinilster.

APLICACIONES

Medios de transporte

Construcciones

Material deportivo

La fibra de carbono (FC) se desarroll inicialmente para la industria espacial, pero ahora, al bajar de precio, se ha extendido a otros campos: la industria del transporte, aeronutica, al deporte de alta competicin y, ltimamente encontramos la FC hasta en carteras de bolsillo y relojes.

KEVLAR

El Kevlar o poliparafenileno tereftalamida es unapoliamida.

Esencialmente hay dos tipos de fibras de Kevlar:Kevlar 29 y Kevlar 49.

El Kevlar 29 es la fibra tal y como se obtiene de sufabricacin. Se usa tpicamente como refuerzo entiras por sus buenas propiedades mecnicas, opara tejidos. Entre sus aplicaciones est lafabricacin de cables, ropa resistente (deproteccin) o chalecos antibalas

El Kevlar 49 se emplea cuando las fibras se van aembeber en una resina para formar un materialcompuesto. Las fibras de Kevlar 49 estn tratadassuperficialmente para favorecer la unin con laresina. El Kevlar 49 se emplea como equipamientopara deportes extremos, para altavoces y para laindustria aeronutica, aviones y satlites decomunicaciones y cascos para motos.

Kevlar 29 Kevlar 49

MATRIZ

Es el volumen donde se encuentra alojado lafibra, se puede distinguir a simple vista por sercontinuo. Los refuerzos deben estarfuertemente unidos a la matriz, de forma quesu resistencia y rigidez sea transmitido almaterial compuesto.

Matrices orgnicas

Matrices inorgnicas

Metalocermicos es un grupo de materialescompuestos por una mezcla ntima decomponentes cermicos y metlicos.

Metal + Cermicos = Compuestos de matrizmetlica (CMM) o

matriz cermica (CERMET).

la matriz.

Las propiedades mecnicas que exhiben los CMM son consideradas superiores con respecto a los materiales que los componen de manera individual. Dicho aumento en propiedades, depende de la morfologa, la fraccin en volumen, el tamao y la distribucin del refuerzo en la aleacin base. Adems dichos factores controlan la plasticidad y los esfuerzos trmicos residuales de la matriz.

Cermet es aplicable en todo tipo de industria y es utilizado cada vez con ms frecuencia en las actividades vinculadas con el gas, el petrleo, la minera, la pulpa de papel, la industria qumica y petroqumica y cualquier otra situacin en la cual las piezas estn sometidas a ataques o desgastes.Los siguientes son algunos ejemplos de aplicaciones:

-En resistencias (especialmente potencimetros), condensadores debido a que soportan altas temperaturas.-En los tubos de vaco ya que son clave para los sistemas de agua caliente.-En los sellos mecnicos para aislar las secciones elctricas de los generadores de turbinas impulsadas diseadas para operar en metal lquido vapores corrosivos. -En biocermica ya que funcionan bien dentro del cuerpo humano, y funcionan dentro de ste sin cambios.- Asientos de vlvulas, Bombas (tanto en cuerpos como especialmente en rotores), Ciclones (principalmente en sus bocas)-Intercambiadores de calor (en la entrada y salida, tubos, etc.)- Partes de turbinas- Toberas, Engranajes, Inyectores- Soportes de hornos- Asientos de vlvulas en motores a explosin. -En odontologa para implante y prtesis.-En transporte para materiales de friccin como frenos y embragues.-En mecanizado de herramientas de corte.

Los ingredientes se deben aadir en proporcionescorrectas, la deficiencia de agua se traduce en una uninincompleta y el exceso favorece la porosidad, en amboscasos la resistencia es menor que la optima.

MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS: HORMIGN

HORMIGN PORTLAND

Fino (arena) Grueso (grava)

Agua Cemento portland

HORMIGN

- En construccin se puede introducir en el encofrado y se endurece a temperatura ambiente.

- Su resistencia aumenta mediante el reforzado con acero hormign armado.

- Es un material idneo para en construccin, por ser resistente, durable, incombustible, casi impermeable, y requerir escaso mantenimiento.

Aplicaciones materiales compuestos

Kevlar 49; poliamida con matriz deresina. (Chalecosantibalas, material deportivo)

Fibra de carbono: 3 veces ms resistente que el aceroy ms ligera. No se oxida. (aeronutica,automocin,material deportivo)

Fibra de vidrio: Propiedades similares a la fibra decarbono pero menos resistente. (cables de fibraptica para telecomunicaciones. Automocin ymaterial deportivo).