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Materiales compuestos




Enviado por lazaro Pino



Partes: 1, 2

    1. Estructura de los materiales
      compuestos
    2. CMM:
      propiedades y comportamiento
    3. Métodos
      de obtención
    4. Estudios
      reportados en patentes
    5. Conclusiones

    1.
    Introducción

    Los materiales compuestos son aquellos que están
    formados por combinaciones de metales, cerámicos y
    polímeros. Las propiedades que se obtienen de estas
    combinaciones son superiores a la de los materiales que los
    forman por separado, lo que hace que su utilización cada
    vez sea más imponente sobre todo en aquellas piezas en las
    que se necesitan propiedades combinadas, en la que un material
    (polímero, metal o cerámico) por sí solo no
    nos puede brindar. Las propiedades que se obtienen son un
    producto de la combinación de los refuerzos que se
    utilicen y de la matriz que soporta al refuerzo en los materiales
    compuestos, el cual también juega un papel importante en
    la aplicación por lo que resulta necesario hacer
    referencia a las propiedades que se obtienen al combinar
    refuerzo-matriz.

    En general, la desventaja más clara de los
    materiales compuestos es el precio. Las características de
    los materiales y de los procesos encarecen mucho el producto.
    Para ciertas aplicaciones las elevadas propiedades
    mecánicas, tales como la alta rigidez específica,
    la buena estabilidad dimensional, la tolerancia a altas
    temperaturas, la resistencia a la corrosión, la ligereza o
    una mayor resistencia a la fatiga que los materiales
    clásicos compensan el alto precio

    Además del refuerzo y la matriz existen otros
    tipos de componentes como cargas y adictivos que dotan a los
    materiales compuestos de características peculiares para
    cada tipo de fabricación y aplicación.

    2. Estructura de los
    materiales compuestos

    Matriz.

    Es el volumen donde se encuentra alojado el refuerzo, se
    puede distinguir a simple vista por ser continuo. Los refuerzos
    deben estar fuertemente unidos a la matriz, de forma que su
    resistencia y rigidez sea transmitida al material compuesto. El
    comportamiento a la fractura también depende de la
    resistencia de la interfase. Una interfase débil da como
    resultado un material con baja rigidez y resistencia pero alta
    resistencia a la fractura y viceversa.

    Las matrices se pueden clasificar en: Matrices
    orgánicas y Matrices inorgánicas.

    Los materiales compuestos de matriz metálica
    (CMM) han sido destinados especialmente a aplicaciones
    estructurales en la industria automotriz, aeroespacial, militar,
    eléctrica y electrónica, las cuales usualmente
    exigen alta rigidez, resistencia y módulo
    específico. Para el caso de las aplicaciones en el sector
    eléctrico y electrónico, se requiere en el
    diseño de los materiales, propiedades
    termomecánicas y termofísicas con una máxima
    transferencia de calor.

    Los materiales metálicos de uso más
    común en CMM son las aleaciones ligeras de Al, Ti y Mg;
    siendo el Al el de mayor consumo debido a su bajo costo, baja
    densidad, buenas propiedades mecánicas, alta resistencia a
    la degradación ambiental y fácil
    manipulación. También se destaca el uso de
    aleaciones base Cu, al igual que se está investigando el
    uso de semiconductores, superaleaciones y compuestos
    intermetálicos.

    Refuerzos.

    Los tipos de refuerzo se pueden clasificar en tres
    categorías: fibras, whiskers y partículas. Desde el
    punto de vista de propiedades mecánicas, se puede obtener
    una gran mejora mediante el uso de fibras continuas, reforzando
    en la dirección del esfuerzo aplicado; mientras que con
    whiskers y partículas se experimenta una
    disminución de resistencia pero se obtiene una gran
    isotropía en el material.

    Fibras Continuas: En el caso de las fibras
    metálicas, los problemas de ataque químico por
    parte de la matriz, los posibles cambios estructurales con la
    temperaturaza, la posible disolución de la fibra en la
    matriz y la relativamente fácil oxidación de las
    fibras de metales refractarios (W, Mo, Nb), hacen que éste
    tipo de materiales sean poco empleados. Esto ha dado pie al
    enorme desarrollo de las fibras cerámicas, siendo las
    más empleadas como refuerzo las de B,
    Al2O3 y SiC, y que entre sus numerosas
    ventajas se cuentan: no se disuelven en la matriz, mantienen su
    resistencia a altas temperaturas, tienen alto módulo de
    elasticidad, no se oxidan y tienen baja densidad.

    Partículas: El uso de partículas como
    material reforzante, tiene una mayor acogida en los CMM, ya que
    asocian menores costos y permiten obtener una mayor
    isotropía de propiedades en el producto. Sin embargo, para
    tener éxito en el CMM desarrollado, se debe tener un
    estricto control del tamaño y la pureza de las
    partículas utilizadas. Los refuerzos típicos de
    mayor uso en forma de partícula son los carburos (TiC,
    B4C), los óxidos (SiO2, TiO2,
    ZrO2, MgO), la mica y el nitruro de silicio
    (Si3N4). En los últimos años
    se han empezado a utilizar partículas de refuerzo de
    compuestos intermetálicos, principalmente de los sistemas
    Ni-Al y Fe-Al.

    Partes: 1, 2

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