LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES COMPUESTOS Y CERAMICOS

Los materiales compuestos reforzados con fibra se pueden separar mecánicamente. La principal característica de estos materiales reside en que un componente conforma una matriz que envuelve el resto de forma que los materiales trabajen como uno solo, pero ambos seguirán mantenido sus formatos originales por separado.

En el caso de los productos para refuerzo estructural, se utilizan fibras embebidas en una matriz polimérica, siendo la más habitual la de resina epoxi. Esta (la matriz) confiere rigidez y protección ambiental/química a las fibras. Por otro lado, las fibras contenidas más habituales suelen ser de carbono, aramida y vidrio, aportando al “composite” elevada resistencia a tracción y elevado módulo de elasticidad.

Lo más importante a tener en cuenta es que la fibra es el componente que “absorbe” los esfuerzos de tracción en la dirección axial a las mismas. En sentido perpendicular a la dirección de las fibras, las propiedades resistentes serán exclusivamente las que aporta la matriz polimérica, siendo claramente inferiores.

FUNCIONES DE LAS FIBRAS Y LA MATRIZPara comprender la función de los materiales compuestos, es importante conocer la función de cada componente en el conjunto.

Principales funciones de las fibras:1.Aportar la resistencia a tracción requerida frente a un esfuerzo de tracción.2.Aportar rigidez (elevado módulo elástico), resistencia a tracción, entre otros parámetros.3.Conductividad o aislamiento eléctrico, dependiendo del tipo de fibra.

La matriz aporta propiedades vitales al material compuesto mejorando su rendimiento:

1.Obliga a las fibras a trabajar de forma conjunta, y les transfiere los esfuerzos de tracción.2.Aísla las fibras entre ellas, y así trabajan de forma separada. Ello evita/ralentiza la propagación de fisuras en el soporte.La matriz actúa como un revestimiento de protección de las fibras, protegiéndolas frente ataques mecánicos (golpes) y químicos (ambiente, sustancias agresivas,…). Las Fibras de carbono son conductivas, mientras que las de aramida y vidrio son aislantes.

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE LOS “COMPOSITES” FRENTE A LOS MATERIALES TRADICIONALES.Los materiales compuestos han estado diseñados y fabricados para aplicaciones que necesitan un alto rendimiento con una mínima carga muerta a la estructura. Algunas de las ventajas que ofrecen los composites frente a los refuerzos tradicionales (normalmente basados en soluciones metálicas) son las siguientes1.Todas las partes metálicas se pueden reemplazar por una única sección equivalente de material compuesto (o composite).

2.Los composites tienen un alto módulo elástico. Tienen un módulo más elevado que el acero y sólo pesan una quinta parte que este.

3.El acero entra en fatiga cuando se le somete al 50% de su resistencia a tracción. Los composites no muestran fatiga hasta, como mínimo, el 90% de su resistencia a tracción.

4.Los composites no se oxidan. El acero y aluminio se oxida ante la presencia de agua y aire, y precisan de un cuidado especial, siendo obligado el uso de pinturas protectoras. La matriz polimérica de un composite protege las fibras de refuerzo.5.El coeficiente de expansión térmica de los composites es muy próximo a cero. Debido a ello, ofrecen una gran estabilidad dimensional frente a los refuerzos metálicos.6.Los composites se fabrican en grandes longitudes, permitiendo cubrir grandes luces sin necesidad de ejecutar juntas, soldaduras, mecanizar piezas, etc. Todo ello deriva en un menor tiempo de fabricación, de instalación y de costes.7.Para la aplicación de un composite, se requiere de herramientas ligeras de mano. Los refuerzos metálicos se deben instalar mediante maquinaria pesada, puntales, soldaduras, etc. Los costes de instalación de un refuerzo de material compuesto son muy bajos y reducen el coste global de un refuerzo.

CERAMICO

En general, los materiales cerámicos usados para aplicaciones en ingeniería pueden clasificarse en dos grupos: materiales cerámicos tradicionales y materiales cerámicos de uso especifico en ingeniería. Normalmente los materiales cerámicos tradicionales están constituidos por tres componentes básicos: arcilla, sílice(pedernal) y feldespato. Ejemplos de cerámicos tradicionales son los ladrillos y tejas utilizados en las industrias de la construcción y las porcelanas eléctricas de uso en la industria eléctrica. Las cerámicas ingenieriles, por el contrario, están constituidas, típicamente, por compuestos puros o casi puros tales como oxido de aluminio ( Al2O3), carburo de silicio(SiC), y nitruro de silicio(Si3N4). Ejemplos de aplicación de las cerámicas ingenieriles en tecnología punta son el carburo de silicio en las áreas de alta temperatura de la turbina del motor de gas, y el oxido de aluminio en la base del soporte para los circuitos integrados de los chips en un modulo de conducción térmica.

Propiedades

• En su proceso de elaboración son muy plásticos, por lo que son fácilmente moldeables• Su estructura interna es cristalina, excepto el vidrio, que tiene estructura vítrea

• Su estructura atómica les proporciona una gran estabilidad química, es decir resisten todos los agentes químicos, excepto el ácido fluorhídrico.• Punto de fusión muy alto.

• Baja conductividad térmica, por lo tanto buen aislante térmico.• Mantiene sus propiedades mecánicas, incluso a elevadas temperaturas.• Son duros pero frágiles.

• Resisten al desgaste.• Soportan ensayos de compresión.• Poseen gran tenacidad.

Fabricación

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