Clases de Composites.

Materiales Compuestos o “Composites”
Definición y utilidad
Un objetivo siempre deseado ha sido la obtención de un material que tenga a la vez gran ductilidad y dureza extrema .
Los materiales simples y homogéneos no combinan estas cualidades
Los metales han servido como una solución de compromiso
Definición y utilidad
Las necesidades crecientes de materiales cada vez más livianos, resistentes y duros, han llevado al desarrollo de materiales compuestos
Se utiliza la combinación de una matriz dúctil y resistente con la dureza de fibras o partículas.
Ejemplos de uso
Sistemas compuestos
No interactúan químicamente
Tienen una mejor relación resistencia – peso que los materiales homogéneos
Tabla resistencia - peso
Tipos de materiales compuestos
Matriz reforzada con fibras
Laminados
Matriz reforzada con partículas
Propiedades buscadas
La obtención de compuestos se debe a la búsqueda de una o más de las siguientes propiedades:
Resistencia Dureza Peso Respuesta a temperaturas extremas Conducción o aislamiento térmico Conducción o aislamiento acústico Respuesta química o comportamiento inerte Aislamiento o conducción electromagnética Resistencia a fractura Costo Fabricación
Material estructural o matriz
A) Plásticos o polímeros
Termofijos: poliéster, epoxies, fenólicos
Termoplásticos: nylon, polietileno, poliestireno, polipropileno,
Material estructural o matriz
B) Metales
Hierro, acero
Aluminio
Zinc
Cobre
Níquel
Plata
Titanio
Magnesio
C) Cerámicos
Whipox ® Rotor Al - SiC
Materiales de refuerzo
a) Vidrio (fibra de vidrio)
b) Nylon, Kevlar, Spectra (polietileno)
c) Metales (continuos, trozados o fibras): grafito, titanio, hierro, acero.
d) Cerámicas
e) Partículas
Spectra ®
Matrices reforzadas con fibras
La resistencia la proporcionan las fibras, mientras que la ductilidad y tenacidad la matriz.
Las fibras son muy pequeñas y tienen pocos defectos, lo que les da su fortaleza.
Generalmente tienen mayor resistencia en la dirección de las fibras
Tipos de fibras de refuerzo
a) Fibra de vidrio: los filamentos de vidrio son los materiales más populares como refuerzo. Se utilizan varios tipos de vidrio con aditivos para mejorar las propiedades. Tienen alta resistencia pero poca rigidez.
Son de bajo costo
Se utilizan con resinas epoxy, poliésteres y poliamidas.
Proceso de la fibra de vidrio
Tipos de fibras de refuerzo
b) Fibras de boro
Utilizadas en la industria aeroespacial
Tiene la misma resistencia que el vidrio pero mayor rigidez (4 a 5 veces más)
Son bastante más caras
Se las utiliza con resina epoxy
Tipos de fibras de refuerzo
c) Fibras de carbono y/o grafito: se obtienen a partir de dos materias primas: brea o poliacrilonitrilo (PAN)
A partir del PAN se realizan varios procesos:
I) Oxidación
II) Carbonización (grafitización)
III) Tratamiento de superficie
+ información: http://www.geocities.com/CapeCanaveral/1320/ (en inglés)

Propiedades de la fibra de carbono
Aplicaciones aeronáuticas
Aplicaciones aeronáuticas Desde interiores…… Hasta partes críticas
Tipos de fibras de refuerzo
c) Aramidas (Kevlar): es una poliamida fabricada por DuPont, que se comenzó a comercializar en 1972
Dos variedades: Kevlar 29 (tal como se obtiene) y Kevlar 49 (para composites)
+ info: http://www2.dupont.com/Kevlar/en_US/
Usos del Kevlar
Refuerzos particulados
Los refuerzos más importantes son:
Carburos cementados (“cermets”): consisten de un material cerámico duro disperso en una matriz metálica.
Un ejemplo típico es el carburo de tungsteno, disperso en carbono metálico (herramientas de corte)
Uso de los “cermets”
Refuerzos particulados
2) Polímeros reforzados con partículas: los elastómeros y los plásticos se refuerzan frecuentemente con partículas.
Un caso típico son los cauchos que se refuerzan con negro de humo.
Laminados
Un caso típico es el laminado de tres o más capas de madera con resinas fenólicas, bajo determinadas condiciones de calor y presión.
Un clásico es la “Fórmica”, que es un laminado de melamina y resinas fenólicas
Laminados
Matrices poliméricas
Matrices poliméricas
b) Resinas de poliéster: otra opción muy común a las resinas epoxy. Su ventaja es su bajo costo
c) Resinas fenólicas: son termoplásticas a baja temperatura. Son más baratas y livianas que las epoxy y muchas de las de poliester.
No son tan utilizadas, una de sus desventajas es el encogimiento durante el curado
Resinas epoxy: son plásticos termoestables. Tienen gran resistencia, y se adhieren a la mayor parte de metales y fibras.
Se refuerza con fibra de vidrio, boro, kevlar, grafito o fibras metálicas.


nerea Marqués Marín y Sara Pérez Fernández