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MATERIALES COMPUESTOS

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by

Lovepreet Kaur

on 21 January 2013

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Transcript of MATERIALES COMPUESTOS

MATERIALES COMPUESTOS Introducción Materiales compuestos naturales Materiales compuestos sintéticos Propiedades En este trabajo hablaremos de los materiales compuestos, de sus propiedades, ventajas y aplicaciones, entre otras cosas. Hay dos tipos de materiales compuestos, los naturales y los sintéticos. En el presente trabajo nos centraremos en los materiales compuestos sintéticos, pero también mencionaremos los naturales Los materiales compuestos naturales existen en animales y plantas.

Un ejemplo es la madera es un material compuesto, está compuesto por largas fibras de celulosa (un polímero) y por una substancia más débil llamada lignina (polímero presente en las paredes celulares de los organismos presentes en el reino de las plantas). Los materiales compuestos sintéticos son aquellos formados por dos o más componentes.
Cabe añadir que estos materiales se diferencian de los naturales en que estos son creados por el hombre (de ahí sintéticos).
Al combinar distintos componentes conseguimos un material final con unas propiedades distintas a las que tenían estos por separado.
Los materiales que forman este compuesto actúan de manera diferente si son la matriz o bien la fase de refuerzo. Este tipo de materiales presentan una mejora de sus características ya que al juntar los diferentes tipos buscamos dicha mejora.

Las propiedades más significativas son:
•Mayor ligereza•Rigidez
•Resistencia mecánica
•Resistencia a la fatiga
•Las estructuras tipo sandwich permiten obtener coeficientes de conductividad térmica y acústica muy bajos.
•Aislamiento térmico y acústico
•Resistencia a la tracción, flexión, cortadura e impacto

Limitaciones:
•Necesidad de un control riguroso de la fabricación ya que las propiedades del material dependen del método empleado
•Elevados precios de las matrices y fibras
•Reducción de la ductilidad de los materiales Tipos de refuerzo Refuerzo con partículas Refuerzo con fibras Refuerzo con partículas grandes Consolidados por dispersión Fibras de vidrio Estructura Cómo ya hemos dicho previamente la estructura básica de estos compuestos son la matriz y el refuerzo.
La matriz es la responsable de mantener la unidad del conjunto i de transmitir los esfuerzos que sufra el material hacia las partículas de refuerzo. Esta segunda fase (refuerzo) tiene la función de aguantar y distribuir los esfuerzos externos que se aplican al material, también evita la propagación de posibles grietas que puedan surgir en la matriz.
Matriz y refuerzo se encuentran separadas por la interfase. La zona de interfase asegura la transferencia de las cargas aplicadas entre ambos y condiciona las propiedades mecánicas finales de los composites. Tipos de matrices •Poliméricas: Son los más numerosos en volumen de aplicación, de hecho son los que presentan mayor variedad de matrices utilizadas. En prácticamente todos los ámbitos tecnológicos están presentes.
•Cerámicas: Los materiales cerámicos tienen una rigideza y resistencia elevadas, por tanto una baja tenacidad. El objetivo de hacer materiales compuestos con matriz cerámica será mejorar la tenacidad del correspondiente cerámico monolítico.
•Metálicas: Los metales solos son, en general, los materiales que presentan mayor resistencia mecánica. Cuando son sometidos a temperaturas elevadas esta propiedad disminuye. Son los que presentan características más favorables de conductividad térmica y eléctrica. Estructural Fibra de carbono Fibras de aramida Laminares Paneles de sandwich Fatiga en los materiales compuestos Corrosión Es conocido que prácticamente todos los materiales sufren degradación de sus propiedades mecánicas a lo largo del tiempo por la aplicación de cargas cíclicas o simplemente como consecuencia de su exposición a unas condiciones ambientales.
En un material compuesto sometido a una sucesión de cargas cíclicas se observan en dos fenómenos desde un punto de vista estructural:
•Degradación de su rigidez.
•Rotura de la pieza. Cabe decir que los materiales compuestos tienen una resistencia a la fatiga muy alta, en este gráfico de arriba se puede corroborar Aplicaciones Nanocompuestos Los nanocomposites son materiales compuestos en los que al menos una dimensión de las partículas dispersadas en la matriz polimérica tiene dimensiones del orden del nanómetro (10-9m). Las dimensiones tan pequeñas de las partículas conducen a una elevada superficie interfacial.
El tamaño de las partículas afecta las propiedades físicas. En función de geometría del refuerzo, es clasifican de la manera siguiente: Las fibras pueden ser continuas o discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Los compuestos reforzados con fibras mejoran la resistencia, carga de rotura, la rigidez, la relación resistencia/peso, por la introducción de fibras fuertes, rígidas y frágiles, en una matriz más blanda y dúctil. Este tipo de fibra se utiliza para reforzar matrices plásticas de manera que obtengamos unos materiales compuestos que presentan las siguientes ventajas:
- Buena relación resistencia/peso
- Buena estabilidad dimensional
- Buena resistencia al calor, al frío a la corrosión ya la humedad
- Buenos aislantes de la electricidad
- Son fáciles de fabricar y relativamente baratos. Los materiales compuestos fabricados a base de fibras de carbono reforzando matrices resinosas de naturaleza plástica Entre las ventajas de la fibra de carbono destacan:
- Resistencia química
- Coeficiente de dilatación térmica bajo
- Propiedades específicas elevadas
Entre sus desventajas cabe resaltar:
- Alto precio
- En contacto con los metales se genera diferencia de potencial que provoca corrosión Es el nombre genérico de las fibras de poliamida aromáticas. Fueron introducidas comercialmente en 1972 bajo el nombre de Kevlar, y hoy en día existen dos tipos en el mercado: El Kevlar 29 y el Kevlar 49. Se utilizan las partículas como refuerzo para mejorar las propiedades de la matriz. los refuerzos típicos son los carburos, los óxidos etc. Los materiales compuestos reforzados con partículas se subdividen en dos categorías: El termino grande se utiliza para indicar que les interacciones matriz-partícula no se pueden describir a nivel atómico o molecular, sino mediante la mecánica continua. En este tipo de materiales se rellena un material que mejora las propiedades del material base.
Ejemplo: hormigón (cemento-matriz), arena o grava (partículas). Estas partículas tienen el tamaño muy pequeño (diámetros entre 10 a 100 nm). Las interacciones matriz-partícula que conducen a la consolidación ocurre a nivel atómico o molecular. Matriz - suporta la mayor parte de la carga aplicada,
Las partículas- impiden el desplazamiento de dislocaciones. De este modo aumentan el límite elástico, la resistencia a la tracción y la dureza. Están formados tanto por materiales compuestos como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son: Están formados por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos. Los paneles sandwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente,(polímeros espumosos, cauchos sintéticos, etc.). FIN Es la destrucción o deterioro de un material causado por su reacción química con el ambiente. Los materiales compuestos tienen como una de las características, que son resistentes a la corrosión.La propia composición de un material compuesto está pensada de manera que se mejoren las propiedades propias de éstos, por tanto, la misma composición ya es un método de protección contra la corrosión. Carburo de tungsteno en una matriz de Co. Poliamida aromática
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