Materiales Compuestos

Tema 1: Introducción a los materiales compuestos

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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES COMPUESTOS

1.1- Definición de material composite o compuesto

Un material compuesto está formado por dos o más componentes y se caracteriza

porque las propiedades del material final son superiores a las que tienen los materiales

constituyentes por separado.

Los materiales compuestos están formados por dos fases; una continua denominada

matriz y otra dispersa denominada refuerzo (Figura 1). El refuerzo proporciona las

propiedades mecánicas al material compuesto y la matriz la resistencia térmica y

ambiental. Matriz y refuerzo se encuentran separadas por la interfase.

Figura 1

La Figura 2 presenta las propiedades mecánicas de la matriz, del refuerzo, y del material

compuesto obtenido a partir de la combinación de ambos.

s

e

refuerzo

matriz

compuesto

Figura 2

matriz

Fase dispersa

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Las propiedades de los materiales compuestos dependen de una serie de factores:

a) propiedades de la matriz y del refuerzo

b) contenido de refuerzo

c) orientación del refuerzo

d) método de producción del material compuesto

1.2- Clasificación de los materiales compuestos

Los composites se pueden clasificar según la forma o la naturaleza de los constituyentes

y según el tamaño de la fase dispersa.

1.2.1- Clasificación según la forma de los constituyentes

a) Composites fibrosos: el refuerzo es una fibra (Figura 3), es decir, un material con

una relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o

discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo: epoxi

con fibra de vidrio.

Figura 3

b) Composites particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales (es decir, las

dimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas las

direcciones). Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.

c) Composites estructurales: son materiales constituidos por la combinación de

materiales compuestos y materiales homogéneos. Se clasifican a su vez en

continuas discontinuas

y alineadas

discontinuas

y orientadas al azar

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materiales laminados (constituidos por apilamiento de láminas paralelas) o paneles

sandwich (compuestos de núcleo y tapas) (Figura 4).

Figura 4

1.2.2- Clasificación según la naturaleza de los constituyentes

a) Composites de matriz orgánica (polímeros).

- presentan baja densidad

- posibilidad de obtención de piezas complicadas

- son los más utilizados en la actualidad

Entre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.

b) Composites de matriz metálica (aleaciones de aluminio, titanio y magnesio)

- mayor duración

- elevada conductividad térmica y eléctrica

- no absorben humedad

- mayor resistencia al desgaste

Su principal desventaja es su alto precio

d) Composites de matriz mineral (cerámica): alúmina, CSi,…

Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja su fragilidad y

baja resistencia a choques térmicos.

1.2.3- Clasificación según el tamaño de la fase dispersa

a) Microcomposites o composites convencionales: el tamaño del refuerzo es del

orden de la micra (10-6 m). A pesar de las mejores propiedades mecánicas de estos

composites, también presentan problemas:

- dificultad de procesado

- no se

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