CLASIFICACION D EMATERIALE SEGUN ESTRUCTURA INTERNA.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

“ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL”

U N I V E R S I D A D N A C I O N A L P E D R O R U I Z G A L L O

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES CLASIFICACION DE LOS MATERIALES SEGÚN SU

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INTRODUCCION

En el presente informe detallamos cada clasificación que hay del material según su

estructura interna. Sirviéndonos esta información de gran utilidad ya que así podremos

saber cuan favorable será un material, conociendo el comportamiento interno que

sucede en cada uno de estos materiales.

Y por último daremos un listado de materiales mostrando la denominación por su

estructura interno, en este listado representaremos a aquellos materiales que estén

relacionados con la construcción.



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CLASIFICACION DE LOS MATERIALES DE ACUERDO A SU ESTRUCTURA INTERNA

La estructura interna de un material influye en la forma en que los átomos se unen entre sí, es por esta comprensión que nos ayuda a clasificar los materiales en:

Materiales metálicos Materiales cerámicos Materiales polímeros Materiales compuestos

Estas tres clases de materiales, detallaremos cada uno de sus características fundamentales:

MATERIALES METALICOS

Aquellos que están compuestos básicamente por uno o más metales, aunque pueden contener otros componentes.

Son materiales con múltiples aplicaciones: infraestructuras, construcción, muebles, herramientas, joyería, máquinas, electrónica, informática, etc.

Los metales son materiales con múltiples aplicaciones que ocupan un lugar destacado en nuestra sociedad. Se conocen y utilizan desde tiempos prehistóricos, y en la actualidad constituyen una pieza clave en prácticamente todas las actividades económicas.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES METALICOS

La gran cantidad de aplicaciones que presentan los metales se debe a sus notarias propiedades, principalmente las mecánicas, térmicas y eléctricas.

1. PROPIEDADES FÍSICASLas propiedades físicas se ponen de manifiesto ante estímulos como la aplicación de fuerzas, la electricidad, calor o la luz.

Propiedades mecánicas

Son las relativas a la aplicación de fuerzas.



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Dureza: los metales son duros no se rayan ni pueden perforarse fácilmente; además resisten los esfuerzos a los que son sometidos.

Plasticidad y elasticidad: algunos metales se deforman permanentemente cuando actúan sobre ellos fuerzas externas. Otros muestran un fuerte carácter elástico y son capaces de recuperar su forma original tras la aplicación de una fuerza externa.

Maleabilidad: ciertos metales pueden ser extendidos en láminas muy finas si llegar a romperse.

Tenacidad: muchos metales presentan una gran resistencia a romperse cuando son golpeados.

Ductilidad: algunos metales pueden ser estirados en hilos largos y finos.

Propiedades térmicas

Las propiedades térmicas son las relativas a la aplicación del calor. Conductividad eléctrica: todos los metales presentan una gran conductividad

térmica. Fusibilidad: los metales tienen la propiedad de fundirse, aunque cada metal lo

hace a temperatura diferente. Dilatación y contracción: los metales se dilatan cuando aumenta la temperatura

se contraen si disminuye la temperatura. Soldabilidad: muchos metales pueden soldarse con facilidad a otras piezas del

mismo metal o de otro diferente.



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Propiedades eléctricas y magnéticas

Los metales permiten el paso de la corriente eléctrica con facilidad; son, por tanto buenos conductores de la electricidad.Algunos metales presentan un característico comportamiento magnético, que consiste en su capacidad de atraer a otros metales.

Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman IMANES. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

2. PROPIEDADES QUÍMICASLa propiedad química más importante de los metales es su elevada capacidad de oxidación, que consiste en su facilidad para reaccionar con el oxígeno y cubrirse de una capa de Óxido al poco tiempo de estar a la intemperie.



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3. PROPIEDADES ECOLÓGICASEl impacto medioambiental de los materiales tecnológicos puede llegar a ser muy grave; aunque la mayoría de ellos son reciclables.

4. OTRAS PROPIEDADESOtras propiedades de los metales que permiten usos específicos son las siguientes:

Los metales son muy buenos conductores de las ondas acústicas. Los metales son impermeables.

CLASIFICACION DE LOS METALES

LOS METALES FERROSOS

El término aleación define una unión íntima y homogénea de dos o más metales. Esta se consigue con un proceso de calentamiento hasta llegar a fundir los compuestos y posteriormente un proceso de solidificación (enfriamiento) que puede ser lento o rápido dependiendo del tipo de aleación deseado.

Las propiedades de las aleaciones están relacionadas con la composición, tamaño, forma y distribución de sus componentes, tan es así, que la adición de un componente, incluso menos de 1% pueden modificar intensamente las propiedades de dicha aleación.

Además de los componentes, el proceso de obtención también es determinante en las propiedades de las aleaciones, por lo que los estudiosos de los metales han construido experimentalmente diagramas de comportamiento de las aleaciones, denominados diagramas de fase, que permiten determinar las temperaturas y la estructura que tendrá cierta composición de aleación . Estos diagramas se pueden construir para dos (binarios), tres (ternarios) e incluso cuatro elementos (cuaternarios).



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Las aleaciones ferrosas tienen como elemento mayoritario el Fe y en general, son aleaciones fuertes, maleables, de bajo costo y relativamente fáciles de obtener,. La mayor producción de estas son los aceros, aleaciones Fe – C, a los que cambiando el porcentaje de estos elementos y agregando algunos otros, se les pueden dar propiedades específicas, dependiendo de la industria a la que se van a aplicar.

Los metales ferrosos son:

Hierro puro Acero Fundición

1. Hierro Puro: se emplea con poca frecuencia ya que se corroe y oxida con facilidad. Por ello se le añade carbono para mejorar sus propiedades, obteniéndose así el acero y la fundición.

2. Los aceros: Aleaciones de hierro + carbono (0’03% - 1’76%), a las que se le suele añadir otros elementos como el cromo, manganeso, níquel, vanadio o titanio.

Clases de acero:

Comunes: Hierro + Carbono. Fáciles de soldar. Poco resistente a la corrosión Construcción de estructuras, clavos, tornillos, …

Aleados: Hierro + Carbono + Otros minerales Muy resistentes a la corrosión, al desgaste y a las altas temperaturas. Fabricación de instrumentos y herramientas especiales, elementos de maquinaria, de corte, …+

La industria del acero se divide en varias ramas:

Aceros al carbón, con uso en construcción Aceros inoxidables, para maquinado de piezas, platería e instrumental

quirúrgico



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Aceros para herramientas, a los que se les agrega W y Mo para endurecerlos Aleaciones de acero con distintos elementos. Estos ya son de usos más

específicos de acuerdo al elemento agregado Aleaciones ultra resistentes (de baja aleación), que son los aceros de última

generación.

3. Las fundiciones Aleaciones de hierro + carbono. La diferencia respecto al acero es la cantidad de carbono (1,76% –

6,67%). Fáciles de moldear y mecanizar. Se emplean en la fabricación de piezas de gran tamaño: calderas,

carcasas, etc.

A pesar de que las aleaciones ferrosas, particularmente el acero, son ampliamente usadas en ingeniería por sus buenas propiedades mecánicas y su relativamente bajo costo de producción, existen algunas limitaciones en ellas, pues son materiales relativamente densos, en general no son buenos conductores eléctricos, tienen un elevado punto de fusión y, salvo los aceros inoxidables, son materiales proclives a la corrosión. Por tal motivo, la industria ha desarrollado otras aleaciones con metales bases distintas al Fe, denominadas aleaciones no ferrosas.



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LOS METALES NO FERROSOS

Se encuentran en la naturaleza en menor cantidad y su obtención es más costosa que la del hierro.

Los Metales no férricos, según su densidad pueden ser:

1. Metales pesados: Densidad ≥ 5 Kg/dm3

Cobre, Plomo, Cinc, Cromo, Estaño, Níquel, Mercurio, Volframio,…

2. Metales ligeros: Densidad entre 2 y 5 Kg/dm3

Aluminio y Titanio

3. Metales ultraligeros: Densidad < 2 Kg/dm3

Magnesio (más usado en la industria).



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METALES NO FERRICOS PUROS



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METALES NO FERRICOS ALEACIONES

COBRE ALUMINIO



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OBTENCIÓN DE LOS METALES

Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales que forman parte de las rocas.

La extracción del mineral se realiza en minas a cielo abierto, si la capa de mineral se halla a poca profundidad, por el contrario si es profundo recibe el nombre de mina subterránea.

En ambos tipos de explotaciones se hace uso de explosivos, excavador, taladrador y otra maquinaria, a fin de arrancar el mineral de la roca.

Técnicas de separación

Tamizado. Consiste en la separación de las partículas sólidas según su tamaño mediante tamices.

Filtración. Es la separación de partículas sólidas en suspensión en un líquido a través de un filtro.

Flotación. Se trata de la separación de una mezcla de partículas sólidas de un líquido.

Se arranca el mineral de la roca



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MATERIALES CERAMICOS

Los materiales cerámicas representan algunos de los materiales para ingeniería más antiguos y durables ante el ambiente. También son los materiales que han desarrollado avances para la industria aeroespacial Y electrónica.El término cerámica proviene de la palabra griega keramikos, que significa cosa quemada, indicando de esta manera que las propiedades deseables de estos materiales generalmente se alcanzan después de un tratamiento térmico a alta temperatura que se denomina cocción.Son compuestos químicos o soluciones complejas, que contienen elementos metálicos y no metálicos. Por ejemplo la alúmina (Al2O3) es un cerámico que tiene átomos metálicos (aluminio) y no metálico (oxígeno).

Las propiedades de los materiales cerámicos también varían mucho debido a diferencias en los enlaces. En general, los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Los materiales cerámicos se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores, normalmente poseen temperaturas de fusión relativamente altas. Debido a estas propiedades los materiales cerámicos son indispensables para muchos de los diseños en ingeniería.

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 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



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gas, y el oxido de aluminio en la base del soporte para los circuitos integrados de los chips en un modulo de conducción térmica.

PROCESAMIENTO DE CERÁMICAS:

Los productos cerámicos más tradicionales y técnicos son manufacturados compactando polvos o partículas en matrices que son posteriormente calentados a enormes temperaturas para enlazar las partículas entre sí.

Las etapas básicas para el proceso de cerámica de aglomeración de partículas son:

Preparación de material Moldeado o fundido Tratamiento térmico por secado y horneado por calentamiento de la pieza de

cerámica a temperaturas suficientemente altas para mantener las partículas enlazadas.

I. PREPARACIÓN DE MATERIALES:

La mayoría de los productos están fabricados por aglomeración de partículas. Las materias primas para estos productos varían, dependiendo de las propiedades requeridas por la pieza de cerámica terminada. Las partículas y otros constituyentes tales como aglutinantes y lubricantes pueden ser mezclados en seco o húmedo. Para productos cerámicos que no necesitan tener propiedades muy «criticas» tales como ladrillos comunes, tuberías para alcantarillado y otros productos arcillosos, la mezcla de los ingredientes con agua es una práctica común. Para otros materiales cerámicos, las materias primas son tierras secas con aglutinantes y otros aditivos.

II. METODOS DE MOLDEADO

Los métodos de modelado de cerámica que se utilizan más comúnmente.

Prensado. La materia prima puede ser prensada en estado seco, plástico o húmedo, dentro de un troquel para formar productos elaborados.

Prensado en seco: este método se usa frecuentemente para productos refractarios (materiales de alta resistencia térmica) y componentes cerámicos electrónicos. El prensado en seco se puede definir como la compactación uniaxial simultánea y la conformación de los polvos granulados con pequeñas cantidades de agua y/o pegamentos orgánicos en un troquel. Después del estampado en frío, las partículas son normalmente calentadas (sinterizadas) a fin de que se consigan la fuerza y las propiedades microestructurales deseadas. El prensado en seco se utiliza mucho porque permite fabricar una gran variedad de piezas rápidamente con una uniformidad y tolerancia pequeñas.



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Compactación isostática: en este proceso el polvo cerámico se carga en un recipiente flexible (generalmente de caucho) hermético (llamado cartucho) que está dentro de una cámara de fluido hidráulico a la que se aplica a presión. La fuerza de la presión aplicada compacta el polvo uniformemente en todas las direcciones, tomando el producto la forma del contenedor flexible. Después de presionar la pieza isostáticamente en frío se ha de pasar por el fuego (sinterización) para obtener las propiedades microestructurales requeridas.

Productos cerámicos de este tipo son refractarios, ladrillos, aislantes de bujías, cúpulas, crisoles, herramientas de carbono y cojinetes.

III. TRATAMIENTOS TÉRMICOS;

El tratamiento térmico es un paso esencial en la fabricación de la mayoría de los productos cerámicos. En esta subdivisión consideramos los siguientes tratamientos térmicos:

Secado Sinterizado Verificación.

Secado y eliminación de aglutinantes:

El propósito del secado de cerámicas es eliminar el agua del cuerpo cerámico plástico antes de ser sometida a altas temperaturas. Generalmente, la eliminación de agua se lleva a cabo a menos de 100ºC y puede tardar tanto como 24hs. para un trozo de cerámica grande. La mayoría de los aglutinantes orgánicos pueden ser eliminados de piezas cerámicas por calentamiento en el rango de 200 a 300ºC, aunque algunos residuos hidrocarbonados pueden requerir un calentamiento a temperaturas más elevadas.

Sinterizacion.

El proceso por el cual se consigue que pequeñas partículas de un material se mantengan unidas por difusión al estado sólido se llama sinterización. En la fabricación de cerámicas este tratamiento térmico se basa en la transformación de un producto poroso en otro compacto y coherente. La sinterización se utiliza de modo generalizado para producir formas cerámicas de, por ejemplo, alúmina, berilia, ferrita y titanatos.

En el proceso de sinterizado las partículas coalescen por difusión al estado sólido a muy altas temperaturas pero por debajo del punto de fusión del compuesto que se desea



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sinterizar. En la sinterización, la difusión atómica tiene lugar entre las superficies de contacto de las partículas a fin de que resulten químicamente unidas.

Verificación

Algunos productos cerámicos tales como porcelana, productos arcillosos estructurales y algunos componentes electrónicos contienen una fase vítrea. Esta fase vítrea sirve como medio de reacción para que la difusión pueda tener lugar a menor temperatura que en el resto de los materiales sólidos cerámicos. Durante el tratamiento a elevadas temperaturas de este tipo de materiales sólidos cerámicos, tiene lugar un proceso llamado verificación por medio del cual la fase vítrea se licúa y rellena los poros del material. Esta fase vítrea liquida puede también reaccionar con algunos de los restantes sólidos de material refractario. Bajo enfriamiento, la fase liquida solidifica para formar una matriz vítrea que une las partículas que no han fundido.

APLICACIONES

Feldespato

Mercados y Aplicaciones

El feldespato sólido se emplea como fundente en el sector de la cerámica y, en particular, en la fabricación de gres porcelánico, artefactos sanitarios y esmaltes. El mercado cerámico italiano es el consumidor más importante de albita, en sus distintos segmentos productivos.

Cuarzo

Mercados y Aplicaciones

El cuarzo es un mineral que se utiliza abundantemente, en distintos procesos productivos, en virtud de sus características refractarias y de dureza. Se emplea en gran cantidad en la industria de la cerámica y, en particular, para los esmaltes cerámicos, en la siderurgia, en las industrias del vidrio, de la pintura y los barnices, de los abrasivos, de los materiales refractarios, de la filtración, de la mecánica de precisión y en muchas otras más, debido a sus propiedades piezoeléctricas, de polarización giratoria y de permeabilidad a los rayos ultravioleta. Además es la materia prima con la que se prepara el carburo de silicio, un abrasivo de prima calidad.

Concluimos en que los materiales cerámicos, debido a sus diversas propiedades, es de gran aplicación en muchos de los ámbitos industriales. Un ejemplo de tal aplicación, es el desarrollo del sistema de protección térmica para vehículos orbítales, como el trasbordador espacial. Dado que el trasbordador espacial ha de ser usado para al menos



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en 100 misiones, se hizo necesario el desarrollo de nuevos aislamientos cerámicos en losetas.

Alrededor del 70% de la superficie externa del vehículo orbital está protegida del calor por aproximadamente 24000 losetas individuales de cerámica hechas en un compuesto de fibra de sílice.

MATERIALES POLIMERICOS

Los polímeros son materiales que se forman por la unión de cientos de miles de Moléculas pequeñas denominadas monómeros. A pesar de que cuando se habla Estos materiales la imagen más recurrente es un envase o una bolsa plástica, la Humanidad ha utilizado materiales poliméricos naturales desde hace mucho tiempo.

En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las Grandes cadenas poliméricas se atraen por distintas fuerzas de atracción Intermolecular que dependen de la composición química del polímero (Van der Waals, Puente de hidrógeno, dipolo-dipolo, etc.).

POLIMERIZACIÓN

La polimerización es el proceso por el cual se forman polímeros a partir de monómeros. De acuerdo a las reacciones de los procesos se pueden dividir en:

Condensación. La molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a Formar parte del polímero y genera subproductos, generalmente agua o HCL Gaseoso (Figura 10.1a).

Adición. La molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin Pérdida de átomos. La polimerización por adición no produce subproductos (Figura 10.1b).

Crecimiento de cadena. Los monómeros pasan a formar parte de la cadena de Uno en uno. Primero se forman dímeros, después trímeros, a continuación Tetrámeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monómero a Monómero y sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas en Crecimiento (Figura 11.1.).

Crecimiento por etapas. Es posible que un oligómero reaccione con otros, es Decir, un dímero con un trímero, un tetrámero con un dímero, etc. La cadena



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se Incrementa en más de un monómero, por lo que en este caso las cadenas en Crecimiento pueden reaccionar entre sí para formar cadenas aún más largas. (Figura 12).

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

Los polímeros se pueden clasificar de distintas formas, por su estructura, sus Compuestos o su comportamiento mecánico y térmico. De estas dos propiedades se Puede hacer la división a polímeros termoplásticos y termoestables (termofijos).

Los polímeros termoplásticos son relativamente blandos y dúctiles. La mayoría de los Polímetros lineales y los que tienen estructuras ramificadas con cadenas flexibles son Termoplásticos. Ejemplo de estos son todo el envasado plástico y piezas pequeñas en Aparatos y automóviles.

Por otro lado, los polímeros termoestables son blandos o "plásticos" al calentarlos por Primera vez. Después de enfriados no pueden recuperarse para transformaciones Posteriores. Todos ellos tienen una estructura molecular de forma reticular



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Tridimensional por lo que son materiales compactos y duros. No son afectados por la Temperatura, es decir, tienen temperaturas de fusión relativamente altas y son Insolubles a la mayoría de los solventes.

MATERIALES COMPUESTOS

Los materiales compuestos se forman a partir de la combinación de dos o más materiales distintos sin que se produzca reacción química entre ellos.

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 la madera, aparecen en la naturaleza.

En todo material compuesto se distinguen dos componentes:

Matriz.

Es el volumen donde se encuentra alojado el refuerzo, se puede distinguir a simple vista por ser continuo. Los refuerzos deben estar fuertemente unidos a la matriz, de forma que su resistencia y rigidez sea transmitida al material compuesto.

Refuerzos.

El segundo componente de un material compuesto es el refuerzo. Este componente tiene como función transmitir las cargas a la matriz, por lo tanto define la mayor parte de las características mecánicas del material como la resistencia y la rigidez. Puede suponer un 20 – 80% en volumen del material compuesto. Las fibras son el refuerzo más utilizado en los materiales compuestos de matriz polimérica.



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CLASIFICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS EN FUNCIÓN DE LA NATURALEZA DE LA MATRIZ:

Materiales compuesto de matriz polimérica Materiales compuestos de matriz metálica Materiales compuesto de matriz cerámica

Compuestos de matriz polimérica:

Son los más comunes. También se los conoce como polímeros (o plásticos) reforzados con fibras. La matriz es un polímero y una variedad de fibras, tales como las de vidrio, las de carbono o las aramídicas, se utilizan como refuerzo.

Compuestos de matriz metálica:

Se utilizan cada vez más en la industria automotriz. Estos materiales están formados por metales “livianos” como el aluminio como matriz y fibras de refuerzo como las de carburo de silicio.

Compuestos de matriz cerámica:

Se utilizan en aplicaciones de alta temperatura. Estos materiales están formados por una matriz cerámica y un refuerzo de fibras cortas, o whiskers de carburo de silicio o nitruro de boro.

CLASIFICACION DE MATERIALES COMPUESTOS DE ACUERDO A LA FORMA QUE POSEE EL REFUERZO:

Materiales compuesto reforzados con partículas Materiales compuestos reforzados con fibras Materiales compuesto estructurales

Materiales compuestos reforzados por partículas

A su vez estos materiales se clasifican en materiales reforzados con partículas grandes y otros consolidados por dispersión.



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Los materiales reforzados con partículas grandes están diseñados para producir combinación de propiedades poco usuales, y no para mejorar la resistencia mecánica.

El material compuesto reforzado con partículas grandes más común es el hormigón. Las partículas son la arena o grava en una matriz cerámica compuesta por silicatos y aluminatos hidratados. Algunos materiales poliméricos a los que se les ha añadido un aditivo de relleno se comportan como materiales compuestos reforzados con partículas grandes. Las partículas pueden tener una gran variedad de geometría pero suelen tener aproximadamente las mismas dimensiones en todas las direcciones (equiaxiales), lo cual es la gran diferencia con las fibras.

El reforzamiento es más efectivo cuanto menor tamaño tienen las partículas y más homogéneamente distribuidas están en la matriz. Las propiedades mecánicas mejoran con el contenido de partículas o, lo que es lo mismo, con el incremento de la relación partículas/matriz.

Todos los materiales (metales, polímeros y cerámicas) se utilizan para fabricar este tipo de materiales. Los compuestos metal-cerámica son conocidos como cermets (cerámica metal) o carburos cementados. El carburo cementado más común es un carburo cementado, por ejemplo WC o TiC embebidos en una matriz metálica de cobalto o níquel. Tienen gran aplicación en materiales para herramientas de corte en acero endurecidos con carburos precipitados (cementados). Estas partículas, extremadamente duras, aportan el efecto de cortante a la superficie pero, son frágiles por lo que estos carburos por sí mismos no pueden soportar los grandes esfuerzos mecánicos en el corte. También se emplean cermets como ánodos en pilas de combustible.

Los compuestos consolidados por dispersión son aquellos en los cuales las partículas poseen de 10 a 250 nm de diámetro. Las partículas dispersas, por lo general, óxidos metálicos, se introducen en la matriz con métodos distintos a las transformaciones de fases empleadas en el desarrollo de aleaciones.

A temperatura ambiente, los compuestos endurecidos por dispersión pueden ser menos resistentes que las aleaciones tradicionales. Sin embargo, la resistencia de estos materiales compuestos decrece en menor medida al incrementarse la temperatura, dado que no ocurren los fenómenos típicos que reducen la resistencia mecánica de las aleaciones.

Es importante que el dispersante tenga baja solubilidad en la matriz y no reaccione químicamente con ella, aunque un pequeño grado de solubilidad puede ayudar a mejorar la unión entre los componentes. El óxido de cobre (Cu2O), por ejemplo, se disuelve en el cobre a altas temperaturas, por lo que el sistema Cu2O-

Algunos ejemplos de aplicación de materiales compuestos endurecidos por dispersión son: contactos eléctricos, componentes de turborreactores, rejillas para baterías, filamentos de



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Cu no sería eficaz; sin embargo, el óxido de aluminio (Al2O3) no se disuelve en el aluminio, así es que el sistema Al2O3-Al proporciona materiales efectivos endurecidos por dispersión.

Materiales compuestos reforzados por fibras

Son materiales que contienen fibras en su interior; así, se forman por la introducción de fibras fuertes, rígidas y frágiles dentro de una matriz más blanda y dúctil. Se consigue mejor resistencia (incluso a altas temperaturas), rigidez y alta relación resistencia/peso.

El material de la matriz transmite la fuerza a las fibras y proporciona ductilidad y tenacidad, mientras que las fibras soportan la mayor parte de la fuerza aplicada.

Fibra de vidrio

La matriz más común son las resinas de poliéster. Hay dos variedades típicas la normal (Vidrio E, composición: SiO2 55 %, CaO 16 %, Al2O3 15 %, B2O3 10 %) y la de alta resistencia (Vidrio S, composición: SiO2 65 %, Al2O3 25 %, MgO 10 %). Esta última tiene una excelente relación resistencia/precio por lo que es muy utilizada pero su bajo módulo elástico es su principal limitación, y son muy utilizadas en el reforzamiento de plásticos en general por su bajo precio. Estas composiciones son fácilmente hilables en fibras de alta resistencia. Tienen una densidad y propiedades a la tracción comparable a las fibras de carbono y aramida pero menor resistencia y módulo de tensión aunque pueden sufrir mayor elongación sin romperse. Las aplicaciones más comunes son: carrocerías de automóviles y barcos, recipientes de almacenaje, principalmente la industria del transporte en general. Recientemente ha aparecido un material de matriz de nailon reforzado con fibra de vidrio que es extraordinariamente fuerte y con gran resistencia al impacto.

Fibra de carbono

Es un material compuesto, constituido principalmente por carbono. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligera como la madera o el plástico. Por su dureza tiene menor resistencia al impacto que el acero. Al igual que la fibra de vidrio, es un caso común de metonimia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte, en este caso el nombre de las fibras que lo refuerzan.

Algunos ejemplos de aplicación de materiales compuestos endurecidos por dispersión son: contactos eléctricos, componentes de turborreactores, rejillas para baterías, filamentos de



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Al tratarse de un material compuesto, en la mayoría de los casos aproximadamente un 75% se utilizan polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxi, de tipo termoestable aunque otros polímeros, como el poliéster o el viniléster también se usan como base para la fibra de carbono aunque están cayendo en desuso.

Las propiedades principales de este material compuesto son:

Elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.

Baja densidad, en comparación con otros elementos como por ejemplo el acero.

Elevado precio de producción.

Resistencia a agentes externos.

Gran capacidad de aislamiento térmico.

Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si se utiliza matriz termoestable.

Materiales compuestos estructurales

Están formados tanto por composites como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sándwich .Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos. De esta manera obtenemos un material isótropo, uniendo varias capas marcadamente anisótropas. Es el caso, por ejemplo, de la madera contrachapada, en la que las direcciones de máxima resistencia forman entre sí ángulos rectos. Los paneles sándwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos). Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.



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LISTADO DE MATERIALES

METALES

METALES FERROSOS Y ALEACIONES METALES NO FERROSOS Y SUS ALEACIONES(ALUMINIO, COBRE, NIQUEL,

TITANIO, METALES PRECIOSOS)

CERAMICOS

VIDRIOS VITOCERAMICAS GRAFITO DIAMANTE ARTICULOS SANITARIOS REVESTIMIENTO DE HORNOS

POLIMEROS

PLASTICOS TERMOPLASTICOS PLASTICOS TERMOESTABLES ELASTOMEROS



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BIBLIOGRAFIA

Donald Askeland (1999) Ciencia e Ingeniería de los Materiales. International Thomson Editores. España

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