Presentación 02.tipos de materiales. materiales compuestos

1. Tipos de materiales
“Materiales Compuestos”
Ana María Atehortúa
Jerley González
Juan Carlos Tamayo
Contenido
1.Definición
2.Características
3.Estructura
4.Clasificación
4.1Materiales Compuestos reforzados con partículas.
4.2Materiales Compuestos reforzados con fibras.
4.3Materiales compuestos estructurales.
5. Ejemplos de materiales compuestos
6. Procesos de fabricación
7. Aplicaciones.

2. Definición
Encienciadematerialesrecibenelnombredemateriales
compuestosaquellosmaterialesqueseformanporlauniónde
dosmaterialesparaconseguirlacombinacióndepropiedades
quenoesposibleobtenerenlosmaterialesoriginales.Estos
compuestospuedenseleccionarseparalograrcombinaciones
pocousualesderigidez,resistencia,peso,rendimientoaalta
temperatura,resistenciaalacorrosión,durezaoconductividad
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3. Características
•Están formados de 2 o más componentes distinguibles
físicamente y separables mecánicamente.
•Presentan varias fases químicamente distintas, completamente
insolubles entre sí y separadas por unainterfase.
•Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de
las propiedades de sus componentes (sinergia).
•No pertenecen a los materiales compuestos aquellos materiales
polifásicos, como las aleaciones metálicas, en las que mediante
un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases
presentes
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4. Características
•Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales
que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y
los metales. Por ejemplo en la industria del transporte son
necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y
que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas
que rara vez se dan juntas.
•A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades
excepcionales, las aplicaciones prácticas se ven reducidas por
algunos factores que aumentan mucho su costo, como la
dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre materiales.
•La gran mayoría de los materiales compuestos son creados
artificialmente pero algunos, como lamaderay el hueso,
aparecen en la naturaleza.
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5. Estructura
Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos, en
todos se pueden distinguir las siguientes partes:
•Agente reforzante: es una fase de carácter discreto y su
geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades
mecánicas del material.
•Fase matrizo simplemente matriz: tiene carácter continuo y es la
responsable de las propiedades físicas y químicas. Transmite los
esfuerzos al agente reforzante. También lo protege y da
cohesión al material.
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6. Clasificación
Los materiales compuestos se pueden dividir en tres
grandes grupos:
•Materiales Compuestos reforzados con partículas.
•Materiales Compuestos reforzados confibras.
•Materiales compuestos estructurales.
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7. Materiales Compuestos Reforzados con Partículas
•Están compuestos por partículas de un material duro y frágil
dispersas discreta y uniformemente, rodeadas por una matriz
más blanda y dúctil
•Tipos: Compuestos endurecidos por dispersión Compuestos con
partículas propiamente dichos
•Compuestos endurecidos por dispersión El tamaño de la
partícula es muy pequeño (diámetro entre 100 i 2500 μ). A
temperaturas normales, estos compuestos no resultan más
resistentes que las aleaciones, pero su resistencia disminuye
inversamente con el aumento de la temperatura. Su resistencia a
la termofluencia es superior a la de los metales y aleaciones.
•Sus principales propiedades son:
•La fase es generalmente un óxido duro y estable.
•El agente debe tener propiedades físicas óptimas.
•No deben reaccionar químicamente el agente y la fase.
•Deben unirse correctamente los materiales.
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8. Materiales Compuestos Reforzados conFibras.
•Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra
fuerte:fibra de vidrio,cuarzo,kevlar,Dyneemaofibra de
carbonoque proporciona al material su fuerza a tracción,
mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser
una resina comoepoxyopoliésterque envuelve y liga las fibras,
transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las
que no están alineadas con las líneas de tensión. También, a
menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el
pandeo de las fibras por compresión. Algunos compuestos
utilizan un agregado en lugar de, o en adición a las fibras.
•En términos de fuerza, las fibras (responsables de las
propiedades mecánicas) sirven para resistir la tracción, la matriz
(responsable de las propiedades físicas y químicas) para resistir
las deformaciones, y todos los materiales presentes sirven para
resistir la compresión, incluyendo cualquier agregado.
•Los golpes o los esfuerzos cíclicos pueden causar que las fibras
se separen de la matriz, lo que se llama delaminación.Volver

9. Materiales Compuestos Estructurales.
•Estánformadostantoporcompositescomopormateriales
sencillosysuspropiedadesdependenfundamentalmentedela
geometríaydesudiseño.Losmásabundantessonlos
laminaresylosllamadospanelessandwich.
•Loslaminaresestánformadasporpanelesunidosentresipor
algúntipodeadhesivouotraunión.Lomásusualesquecada
láminaestéreforzadaconfibrasytengaunadirección
preferente,másresistentealosesfuerzos.Deestamanera
obtenemosunmaterialisótropo,uniendovariascapas
marcadamenteanisótropas.Eselcaso,porejemplo,de
lamaderacontrachapada,enlaquelasdireccionesdemáxima
resistenciaformanentresíángulosrectos.
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10. Materiales Compuestos Estructurales.
•Lospanelessandwichconsisten
endosláminasexterioresde
elevadadurezayresistencia,,
(normalmente plásticos
reforzados, aluminio o
inclusotitanio),separadasporun
materialmenosdensoymenos
resistente,(polímerosespumosos,
cauchossintéticos,maderabalsa
ocementosinorgánicos).Estos
materialesseutilizancon
frecuenciaenconstrucción,enla
industriaaeronáuticayenla
fabricacióndecondensadores
eléctricosmulticapas.
Panelsandwichcon núcleo en forma de panal.
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11. Ejemplos de materiales compuestos
•Plásticos reforzados con fibra:
–Clasificados por el tipo de fibra:
•Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y
hemicelulosa)
•Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP o
•Plástico reforzado con vidrio(GRP, GFRP o, informalmente,
"fibra de vidrio")
–Clasificados por la matriz:
•Termoplásticos reforzados por fibra larga.
•Termoplásticos tejidos de vidrio.
•Compuestos termoformadoso termoestables.
•Compuestos de matriz metálica o MMCs:
–Cermet(cerámica y metal).
–Fundición blanca.
•Metal duro (carburo en matriz metálica)
–Laminado metal-intermetal.
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12. Ejemplos de materiales compuestos
•Compuestos de matriz cerámica:
–Hormigón/Concreto
–Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de
grafito).
–Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)
–Adobe(barro y paja)
•Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico
–Madreperla onácar
–Concreto asfáltico
•Madera mejorada
–Contrachapado
–Tableros de fibra orientada(OSB).
–Trex
–Weatherbest(fibra de madera reciclada en matriz de polietileno)
–Pycrete(serrín en matriz de hielo)
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13. FIBRAS DE VIDRIO
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14. FIBRAS DE CARBONO
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15. CERMET
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16. PLASTICOS
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17. MADERA
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18. MADERA
MADERA BLANDA MATERA DURA
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19. Procesos de fabricación
•Moldeo SMZ
•Moldeo por proyección
•Moldeo por vía húmeda ó contacto
•Apilado por bolsa de vacío
•Resine Transfer Moulding, RTM
•Vacuum Assisted ResineTransfer Moulding, VARTM
•Resine InfusionMoulding, RIM
•FilamentWinding
•FiberPlacement
•Pultrusión
•AutomaticTape Laying, ATL
•Ebcouring
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20. APLICACIONES