Materiales Compuestos
Las tecnologías modernas requieren materiales con una combinación inusual de propiedades, imposible de conseguir con los metales, las cerámicas y los polímeros convencionales.
Material compuesto: Material multifase obtenido artificialmente. Las fases constituyentes deben ser químicamente distintas y estar separadas por una intercara.
La mayor parte de los materiales compuestos están formados por dos fases; una, llamada matriz, es continua y rodea a la otra fase, denominada fase dispersa.
En la mayoría de los materiales compuestos, la fase dispersa es más dura y resistente que la matriz y las párticulas de refeurzo tienden a restringir el movimiento de la matriz en las proximidades de cada partícula. El grado de refuerzo o de mejora del comportamiento mecánico depende de las fuerza de cohesión en la intercara matriz-refuerzo.
Las propiedades de los materiales compuestos son función de las propiedades de las fases constituyentes, de sus proporciones relativas y de la geometría de las fases dispersas.
Clasificación
Reforzados con partículas
El refuerzo es tanto más efectivo cuanto más pequeñas sean las partículas y cuanto mejor distribuidas estén en la matriz. Ademas, la fracción de volumen de las dos fases influye en el comportamiento: las propiedades mecánicas aumentan al incrementarse al contenido de partícula.
Todos los materiales( metales, polímeros y cerámicas) se utilizan para fabricar MC con partículas grandes. Un ejemplo lo constituyen los compuestos metal-cerámica: los cermets. El cermet más común es el carburos refractarios cerámicos, como el carburo de tungsteno (WC) o el titanio (TiC), embebidas en una matriz metálica de cobalto o níquel (empleado como herramienta de corte para aceros endurecidos).
Reforzados con fibras
Tecnológicamente, los materiales compuestos con fases dispersas en forma de fibras son los más importantes. Los mismos se subclasifican según la longitud de la fibra en:
- Continuas: cuando las fibras presentan la misma longitud que la dimensión de la pieza a reforzar.
- Discontinuas o fibras cortas: de longitud sensiblemente inferior a la dimensión de la pieza a reforzar.
En este ultimo caso, la disposición u orientación relativa de las fibras y su concentración y distribución influyen, radicalmente, en la resistencia y en otras propiedades del material compuesto. Con respecto a la orientación existen dos situaciones extremas:
- Alineación paralela de los ejes longitudinales de las fibras
- Alineación al azar
- WHISKERS, monocristales muy delgados que tienen una relación longitud-diámetro muy grande
- FIBRAS, materiales policristalinos o amorfos de pequeño diámetro (inferior al milímetro)
- ALAMBRES, con diámetros relativamente grandes (refuerzo de neumáticos y mangueras de alta presión)
Compuestos estructurales
Entre los compuestos estructurales destacan los laminados y los paneles sandwich.
Un material compuesto laminar consta de láminas o paneles que tienen una dirección preferente con elevada resistencia, apiladas y pegadas entre sí, de modo que la orientación de la dirección de elevada varía en cada una de las sucesivas capas.
Los paneles sandwich consisten en dos láminas externas fuertes, o caras, separadas por una capa de material menos denso, o núcleo, que tiene baja rigidez y baja resistencia. Las caras resisten la mayor parte de las cargas en el plano y, también, cualquier esfuerzo de flexión transversal.
Estructuralmente, el núcleo tiene dos funciones. En primer lugar, separa las caras y resiste la defromación perpendicular al plano de la cara. En segundo lugar, aporta cierto grado de resistencia a cortante a lo largo de los planos perpendiculares a las caras.
Fabricación
