COMPOSITES

COMPOSITES

Fase 1: continua "Matriz"
1. Proporciona resistencia térmica y ambiental
2. Clasificación de los composites
Fase 2: "Refuerzo"
1. Da propiedades mecánicas
2. Clasificación de los composites
  1. Según forma
    1. Fibrosos
      1. Relación longitud-diámetro muy alto
        Fibras contínuas o discontínuas pueden ser aleatorias o unidireccionales. Ejemplo: Epoxi con fibra de vidrio
    2. Particulados
      1. Dimensiones de partículas iguales iguales en todas direcciones
        Ejemplo: Caucho reforzado
    3. Estructurales
      1. Se constituyen por apilamiento de láminas paralelas
        Sandwich núcleo y tapas
  2. Según la naturaleza
    1. Matriz organica (Polímeros)
      1. Poco resistente al fuego, presenta baja densidad y para piezas complejas
    2. Matriz metálica
      1. Aleaciones de Al, Ti, Mg
        Duran más, conductividad térmica alta, no absorbe humedad, resistencia al desgaste
        Alto precio
    3. Matriz mineral (Cerámica)
      1. Resisten temperaturas altas
      2. Desventajas
        Fragilidad, baja resistencia a choques térmicos
  3. Según el tamaño
    1. Microcomposites o convencionales
      1. Tamaño del grano del orden de la micra
        No se puede procesar para obtener láminas o fibras
    2. Nanocomposites
      1. Tamaño del refuerzo es del orden del nanometro
        Las interacciones se dan a nivel molecular
  4. Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos
    1. Ventajas que presentan
      1. - Resistencia específica alta - Posibilidad de adaptar el material al esfuerzo requerido (anisotropía) -Formas complicadas posibles
      2. Licitaciones
        - Necesidad de control riguroso de fabricación - Elevados precios - Reducción de ductilidad
Matriz Orgánica
1. Automoción naval aeronáutica
2. Matriz (Generalidades)
  1. Función principal
    1. - Soportan carga aplicada - Matriz deformable
  2. Termoestables o termoplásticos
    1. Termoestable
      1. - facil de procesar - Mas tenaces -Más frágiles que termoplásticos
      2. Uniones covalentes
    2. Termoplásticos
      1. - Dificil de procesar .Reciclables: reblandecer y enfriar para solidificar
3. Matrices termoestables
  1. Resina poliester insaturado
    1. Ventajas
      1. Fácil de procesar, buena resistencia química, bajo precio
    2. Desventajas
      1. Reticulación elevada en curado, Reacción puede generar daños al material, altas emisiones estremo, propiedades mecánicas medias.
    3. Formación
      1. Policondensación
      2. Reticulación con Estireno
  2. 2 Etapas
    1. Planta quimica
    2. Planta producción
  3. Reacciones químicas (Reticulación)
  4. Productos rígidos insolubles
  5. Resinas vinilester
    1. Formación
      1. 2 Pasos
        1. Policondensación: Insaturación
        2. Reticulación con Estireno
    2. Ventajas
      1. Buena resistencia química, Buena capacidad de adeshión
    3. Desventajas
      1. Precio más elevado
        Resinas de poliester
  6. Resinas Fenólicas
    1. Grupos
      1. Resoles
        Se trabaja en modo básico
      2. Novolacas
        Se trabaja en modo ácido
    2. Ventajas
      1. Retardo de llama, baja emisión de humo y gases tóxicos
    3. Desventajas
      1. Formación de agua genera defectos, propiedades mecánicas bajas
  7. Resinas Epoxi
    1. Ventajas
      1. Propiedades mecánicas excelentes, contracción baja, elevada resistencia térmica
    2. Desventajas
      1. Elevado precio, curado neto de la resina
    3. Fenoles, aminas y poliacidos
Comportamiento metálico de los materiales compuestos
1. Micromecanica de materiales de fibra corta
  1. El esfuerzo y la resistencia a la fractura depende de:
    1. -Longitud de la fibra. -Diametro. -Resistencia a la cortadura de la matriz
2. Micromecánica de materiales de fibra larga
  1. Si se aplica una carga en la dirección de la carga:
    1. La carga que soporta es igual a la suma de las cargas de la matriz y por la fase de la fibra
  2. Si se aplica la carga transveralmente igual perpendicular
    1. El compuesto y la fase estaran sometidos al mismo esfuerzo
3. Efecto de longitúd de fibra
  1. Es un material compuesto
    1. Las propiedades mecánicas dependen de la transmisión del esfuerzo de la matriz de fibra
      1. Si longitud de fibra es superior a longitudgrítica
        -aumenta la transferencia de la carga, - el refuerzo de la fibra es mas grande
      2. Longitud crítica depende de:
        - Diametro de fibra, - resistencia a la tracción, - resistencia a la cortadura
      3. Si longitud de fibra inferior a longitud crítica
        No se transmite esfuerzo, el efecto de refuerzo es significante
Composites de matriz metálica
1. Tipos de matrices
  1. Metales mas utilizados
    1. -Aluminio. -Magnesio. -Titanio
      1. Mejor que el del magnesio
        Aluminio es tan compacto que impide que progrese la oxidación (Pasivado)
      2. Su elevada temperatura de fusión permite utilizarlo a temperaturas mas elevadas
        Principal desventaja: Precio
      3. Magnesio
        Buenas propiedades mecanicas pero necesario protegerlo frente a la oxidación
2. Tipos de fibra de refuerzo
  1. Continuas de boro
    1. Material muy duro y con una temperatura de fusión elevadísima
      1. Destacan por su alto modulo y resistencia
  2. Continuas de carburo de silicio
    1. Se obriene por disipación química de vapor sobre sustrato de carbono
      1. Principal ventaja: Se adieren mas rapidamente al metal y el precio es menor
  3. Matriz metálica con fibras continuas de grafito
    1. -Se fabrican por infiltración de material liquido
      1. -Los filamentos de grafito se activan por deposición quimica de vapor de compuestos mojado con aleaciones de aluminio y magnesio
    2. Métodos de fabricación de este compuesto
      1. -Adhesión-Difusión (Calentar y someter al vacio). -Piltrusión (Adhesión de las láminas). -Proceso rapi-press (Las láminas se adhieren por enrrollamiento en caliente). -Proceso de fundición (No es bueno para láminas delgadas)
Composites de matriz cerámica
1. Sólidos inorgánicos no metalicos
2. Coeficientes de expansión térmica
  1. Matriz > fibras
    1. Rotura de matriz en enfriamiento
  2. Matriz < fibras
    1. Disminuye adhesión fibra matriz
3. Tipos de fibras
  1. Fibras de carbono
    1. -Mejor rigidez. -Baja densidad. -Raesistente a altas temperaturas. -Fácil oxidación
  2. Fibras cerámicas
    1. Mejor resistencia a oxidación
    2. SiC (Carburo de silicio)
  3. Fibras metálicas
    1. Compatibilidad con cerámicas
    2. Desventajas
      1. -Fácil oxidación. - Baja resistencia. -Elevada densidad
    3. Ventajas
      1. -Aumento de resistencia al choque térmico

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