Compuestos de Matriz Metálica

Propiedades

Tipos

• Edurecimiento

El comportamiento mecánico de los MMCs viene caracterizado por los elevados valores de la velocidad de endurecimiento tras el límite elástico. Esto se explica microestructuralmente en términos de transferencia de carga entre la matriz y el refuerzo.

• Resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción de materiales compuestos de matriz metálica reforzados con partículas depende de la relación entre dimensiones, fracción de volumen y distribución del refuerzo, de la aleación base, los tratamientos térmicos y de la unión refuerzo-matriz.

Propiedades

Aplicaciones

Tipos

Reforzados con partículas y fibras cortas

Se fabrican con profusión.

Presentan una mayor resistencia, rigidez y estabilidad dimensional que las aleaciones metálicas no reforzadas.

Se preparan fundamentalmente por pulvimetalurgia y procesos de infiltración por fusión

Las aplicaciones de los materiales compuestos en electrónica están relacionadas con el comportamiento térmico. Mejorando la conductividad térmica y disminuyendo considerablemente el peso.

Reforzados con fibras continuas

La fibra continua proporciona las mejores propiedades en cuanto a rigidez y resistencia.

Ejemplo: matriz de aluminio reforzado con fibra de boro. Se fabrica por presión en caliente de fibras de boro entre laminas de aluminio.

• Propiedades mecánicas a temperaturas elevadas.

Los MMCs experimentan un aumento en el módulo y resistencia a elevadas temperaturas respecto a las aleaciones no reforzadas.

• Fatiga

En general, la mejora en el comportamiento a la fatiga es una de las características que hacen atractivos los MMCs.

Tipos de Matrices

• Reforzados con fibras continuas
• Reforzados con fibras discontinuas
• Reforzadas con partículas

Propiedades

Ventajas

• Alto límite elástico.
• Altas velocidades de endurecimiento.
• Resistencia a la tracción.
• Buenos coeficientes de expansión térmicos (depende de la fracción en volumen del refuerzo).

• Posibilita una serie de aplicaciones en diferentes sectores de la industria.
• Tienen posibilidades de adaptarse a aplicaciones concretas.
• Alta conductividad térmica.
• Propiedades termomecánicas.

Propiedades

• Límite elástico

La adición de refuerzos discontinuos en valores del 5 % o más, produce un aumento del límite elástico en una gran variedad de aleaciones de aluminio. En algunos casos, se pueden obtener pequeños aumentos en el límite elástico por la combinación del tipo de refuerzo y la elección adecuada de la matriz.

Desventajas

• Módulos de elasticidad

El módulo de elasticidad no aumenta de forma lineal con la fracción de volumen de refuerzo, como en el caso de alineamiento uniaxial de refuerzos continuos. Su incremento estará condicionado por el grado de alineamiento y la orientación de las fibras en la dirección del ensayo.

• Fractura (dúctil en matriz fibra-matriz y frágil en el refuerzo).
• Elevados costos de producción.
• Desarrollo de técnicas que permitan un mecanizado rápido y barato.
• No son resistentes a la corrosión.

Aplicaciones

Industria Aeronáutica

• Matriz de titanio o intermetálicos reforzados con monofibras

Industria Armamentista

• Una de las aplicaciones es la fabricación de esferas de guía inercial de misiles, donde el requisito crítico es la rigidez del material.

Propiedades

Aplicaciones

• Coeficiente de expansión térmica

El valor del coeficiente de expansión térmica en MMCs depende de la fracción en volumen de refuerzo, así como de su morfología y distribución en la aleación base. El valor del coeficiente de expansión térmica puede verse modificado por el estado de precipitación de la matriz.

• Conductividad térmica

La conductividad térmica de la aleación monolítica se reduce con un refuerzo cerámico discontinuo. La importancia de esta reducción depende, principalmente, de la fracción en volumen y distribución del refuerzo

Industria Automotriz

• La reducción del peso total del vehículo es importante para reducir el consumo de combustible. el uso de materiales compuestos de matriz de aluminio en componentes de frenos, el peso de un disco de freno puede reducirse en un 60 %.

Las principales propiedades requeridas para materiales de aplicación aeronáutica son elevada resistencia, rigidez y bajo peso; por lo tanto, los materiales compuestos de matriz metálica presentan un gran potencial en este área de aplicación.

Desventajas

• Ciertos refuerzos disminuyen la resistencia a altas temperaturas.
• Perfeccionar técnicas de reciclado.
• Baja ductilidad.

¿Qué los los compuestos de matrices metálicas?

Tipos

¿Qué son los materiales compuestos?

Es la familia de materiales compuestos que ha sido más investigada.

Materiales Compuestos

Se forma un nuevo material que combina las propiedades de los dos anteriores. Conseguimos así un material con elevada resistencia, rigidez y una baja densidad, que podrá tener aplicaciones mucho más diversas que los materiales primigenios.

Reciben el nombre de materiales compuestos aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales.

Las más utilizadas son metales con baja densidad

Los metales más utilizados son: aluminio, magnesio y titanio.

El magnesio y el aluminio tienen densidades más bajas que las matrices poliméricas.

Compuestos de matrices metálicas

Los materiales compuestos de matriz metálica se utilizan sobre todo en la industria aeronaútica y aeroespacial debido a que en estas aplicaciones los materiales deben presentar resistencia elevada a la temperatura y la abrasión, además de:

• Elevada resistencia y módulo
• Resistencia elevada a la temperatura
• Conductividad térmica y eléctrica

Compuestos de Matriz Metálica