materias compuestos

8/3/2019 materias compuestos

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MATERIALESCOMPUESTOSC O ' N " T - C N ' I - O ' O " DEl i ' C ' A - p ' ' ' ' r r ' l - U ' l ' Q, :1 II: ,I, , ' 1 1 . . _ - ' , - c "11,.' Tecnoi l 'ogi i l y c : !, a s iU c : a c i, (, tn d e r i IOS n~ater iaJes,,co'mpuesto r$, 1 .1 .1 C om po n en 't es de un 'material, cornpuesto

, , . 1.2 La fase de refuerzo11.1.JPrqplieclades de 105 mater ial l ,es compuestos1 1 1 , 0 1 ~ 4 Otras esuulcturas de los c ,ompues ' tos

" 1. 2 Compuestos en m,a tJ rizmeltil~ca11.2.1 Csrmets, , . 2. 2 ' Com pu es to s en matriz m,leti1ica r ef or za d os c o n f tb ra s

, \ , .3 ComplUes,tos e n m a tr iz ceramica11 . 4 Com,pues ros le n m l , a J , t r i z poUmrer ica '" .4.1 'Polfmeros ref iorzados con fibra11.4 - .2 , O tr os c ,o mp ue st os e n m atr iz d e pol lmero11.5 Gur,~p ar a e l r : H ' o ' c : e s a m i e n t o ' d e los m , a t l 2 r i a : l e s , compuestos

SI B, pu : ed ed i s ti n gu i r u aa CRma , c a t e - I O n a de m&t er i ai e ,s ademis de los mea Ie s 'l l o s c!e:dmicos' ' ' 1 Iros po li m ew ' ! e s tl ,CU i UU c a [ l e g t J : r i ' a son l i f : : J s m l t ! 8 r i r u e s CQl l l~uestos, . D~ , a l guoafonna. , 5 ' 011l os masmte r- e s, an 't 'e s en i 'nge:niedl p or qu e s u e s ' t n u : : t u r a t es m as compleja qu.e 105, otros ne st i po ' s. ' . unque ha y un seuerda genera l en 1 8. defmici6n de l os e em pu es to s, t !s ta e s _e[lul ,iv::l , p~,rahora, usaremos, la si,uien~e.: illil mater ial COmpUlSIO es un S l s ' e ' m a de 'ma~er ia les ' fotinadop or d os 0 m as fases ffsicas dls'Untas- cuya ,combinacion produce pr-opiedades cronjuntas qu eS O ' R diferente's de las de SU~ r O D s t i t u y , e n ' t e s , .La imponancl a l scno l 'og t ca y ,colmefcia~de ' l o s ma t er i al e s c o : m p u e s t o , s . , se d ebe a q ue s uspr ;op i ed ad~J i' -no ae lamenee son diferentes d e s us c lomponen~ es s in o q u ef re c\ J ,e nt em e n' te s onsuperiores. Alg,unas d e s u s p o si b il i da d es i n cl u ye n l a s s i! : ui e nr es ~

,lIO Co n los cDim-pneslospueden tog ra rse disefi,os fuenes:. rigidos :y d ep es a m u) ' l i ge~o, 'ob[eruenda r e t a c i . o n e s - de resis tencia y r ig idez al peso varias ",'eee'smayores q u e ] u ,d e l.acero' 0 d e l a I um i ni o . . B st ~ propriedades sorn a]mmente 81p'lleoiadlS, en r a p ! t i l c a c i o r o e s qu ev an d es d e l a Iviacion comernial hasUt lo,s.,eqlliplJs p,am depol1'e's.

~ L _ a s ~rapiedade~ _d e f at ig a . s o n g e ne ra lm ent e m e jo re s q U i e para l o s , m e ' m J e s t'omunes d emerta, La t en ac i da d E ambu ! 'n e s m a y or e o n f recueno ia ,~ L o s c om pu es tc s p ue de n d i sena rs ' e pa ra p r ev e n ir l a DxEd;aci6n. c om o e l a c er e. E sto e s

tante en la industria au~omo lm& y en e t ras aplicacicnes... C~n 1 0 materi,aIes, compuestos es p ' D s i ' b l e l o g ra r eomb ina c iones de p ro pi ed ad es ' qu ep u ed en l og r ar c on l os m e ta le s, l os eeramicos, o lo sp ol im er os p or s i solos., .. ~ o l amen t e C O , O c i e rt e s ma t er i al e s compuestos es p ' o- s i bl e l ogr ar me j o r aparie:nci.a y e o nt

l a su p e r f ic i eJ u nt o, c o n e s ta s v e nt aj as ha y ' lamb ie n , desven:tajas y l i tt u ta c i ones a soci a das a l o s ma r

c o~ p ue st ~ 's ; s on l~ s~glJ ientes : l) las prop,iedades d e m ac ho s c om pu es to s importunes~ o tr '6 p~ ~ ,a s, c am bi an e n funct'on d e l a d i re cc i6 n. e n 1 8 c ua l s e r n id en : 2 ) m u ch 0' c o rn p ue s te s~o s len~ol!merIOs lestin expuesto ,il a ta qu e d e agenres quimiccs 0' solv ,e.ntes~de la misma fe rml o s p el fm e re s s o n s u sc e pt ib l es al a ta qu e; 3 ) l os m at er ia le s e om pu es te s s 'o n generalmen:recOr.s~aunque su C " O ' [01 puede r educ i rse i n er eme n ta nd ce l v o l um e n y 4) a lgunos delos I l l C [ ' O - d o s def ac tu ra p a ra . s u eenformaso s o n l e n~ o s,y costesos,

_Hem:os encontt,at.io v a ri es r na te ri a le s c ompu es to s e n n u es tr a exp'os]cio,n d e lo s tres i[mrltenah::: 's,basta aqui t ra r ad c s, E s to e j em p l os incluye'D los ca r- bum eemen t ados (ca rburo deteno C , ( J , O a , lo ~ e ra n re d e c ob al to ) , c ompue st o s para e l m ol de o d e pbis'ticos, r q u e contienen re( ~ b ra s d e c al ul cs a y a s , e m n , por e jernplo), y h a l es m e zc la d o s c on ne g ro d e h u mo, ~ .0 s i em l l ret i : fJ~am.a&'stes ma[eriale& como eompuestosc s i n emba rg o , s e a ju sta n a la definicion prece~odemos ar:g:umentar q ue u na a le ac id n m t41ica de des !u'espor ej1emp.J,QIe +'Fe]lC) es u n~al c ompue s to , a u nq u e n o 5 J ee l as i fi q ue como w . Quizj, el COmplJr8Sto,mi s im,portalue detedola madera.

. '_~n ~_ue;s l tta~n:--sen' tac i~,me l os ,mater i a1e~_~ ,omp,ue sl tos ,r e v is a remes pr ime re su re(fnoemaSr,i~ca{:l6o.Muchos ma te ri a l es y e st ru ct ur as d if er en te s s e p ue de n USaf p a ra f a nnm ' L U ] , compu~ x ~m a mo s ~ 'a ri as C 3 1t e& o ri as de di ca nd o u n mayor espa(;io I. ! t i l ' S , p l J a s t r c o s r e fo r za dos com.f i bn po e om er ei al m R s,impol'itlfl[re. E n la " ec ci 6n f ma l s e p re se nt :a una guia pam los pro eescs dn u f ae t ur a . de rCOrnpUes, tCIIS.

11~1 TtECN'OLOGIA 'y ICLAS ,~F , ICA,CIOND E L 'O S M A TE R I,A LE S COMPUESTO'SUn rna-teri _l co.mp.ueso, come se r a b s , e r v l ) en nues tr a defmic~6n" cons 'w , de dos ,0 m a s , f a ses~~ ' "E I ' termino,/ase' i nd ic a un m a te ri a! homOl1~neo 'cam'o un metaJ~ UD cerimi,cD' Or 'u,npoHmerellenos, Itn, el cual todos 1 ' 0 5 , g ra no s t le ae n l a m isma e s tructnra c r is t a li na . La combinacinn d eym ,! l od o s, .t o? a vf a n o desereos, c re a u n mate ri a l c uYrOdesempei io cDlnjunto exeede a l d e ,SillSE1 e fe e tc e s smergetirCo.Los , ma t er i al e s compues to s s e pueden. clasiflClr en varias f orm as . U n a , posible cw,incd i s ti ngue ent re 1) triidicionales y 2) c o m , p , u ? s ' t o s c [ n t e ' t i e o : s . Loscomp.ueslo3 r r a r J ' i c i r : J ' 1 l 1 u l e s :108llos q~,~eaten. en , l a naruraleza 0 h a n s id o p ro du dd oS r p or a n ti gu as d ' vU i 2a dC l .n e s ,. , La maderama le n a l i ~ ompue .S ' o q ue s e encuentra en la naturaleza, miernras ,que: el eenereto (cementt ' l 'poc o n a re n a, y gr ,ava) y e l a sf al to m e2 cl ,l do c on g ra va s on compue stos D"ad ic i cna l es u sa do s e n I Itfllcci6n.Lo s CO'''lpuestQI,sintil'icos s on s is te ma s d e ma:redales modemos lSoda ,dos, IlDnn,almenteW, i ndusE r ia s de'manufacrura J d on de l os c om p on .e nt es s e' producenprimero en fonna sepamtnegD se c romb in an baJo r C o R b ' i o l pFtt2l l o ,g ra r [ a lestruCtura.. laspr,op'iedades Y la , g,eometria, dese


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2.22Es:[o,s,m'l:teriaJles s m t e t i c o SO D . 1 . 0 5 ,CClmpuestDIS q u.e s e c on ei be n n or ma lm en te n e l contexte d e lai ng e ni er ia d e p ro du ct os . E ' Ire capi lulo e enfoca bacia e '[0 materiales.

11 . , ' 1 , " 11 Componentes de un material compulest ,oEn ~3 forma m A ~ 1s im pl e d e n ue st ra d"efinich5.n~ un ma te ri al c cmpu [0 consiste de dos r as es : u n a,prim-ari,a y la o tr a e cu nd a ri a, La f as e p rim a: ri ~ f orma la matr i: d en tr o d .' 1a.euaJ ,e i n C D ~ O : _ a : 'l~e gunot\ Ease . N o ! s r ef er im e s a L I s e gull d a f a se L n , C 'o r p o m d a c o m o u n , .a g (u u f ' de flefuer:o (0 t , e m _ n n l osimi lar I" porque s ir ve c om o r ef ue rz e d el c om pu e ~ 'UJ .L a rae de r fu , rzo p.ued~ser e n I or ma def i br a s, pa rt i cu I a s ,U o tr as .c omo v e re rn o s d es pu es . .L a s f a se s ' io n g e ne ra lm ent e m Q,lub les una e n o tr ap e' w d eb e e x is ti r u na fu,ene a d be s l6 n e n tr e S I J J S interfa~ es.. _ ,_ 1_,.. . d r A. t- l es b t!'' ''o . p ~rmero ' . .meta-L a fa se m atri z p ue de ' e r c ua Jq tn eru ~e to s t re s n po s ae rna: e r r a ' " ,, ~ . I ~ c l" ' . : ~ _ ~ . ~licos 01 ceramilcos. L a f as e s ec un da ri a t am pi~ n p ue de s er u no d e l os [ re s rnateriales bn SiCOS . ( ) une le me nt o c om o carbone I) bore, Le s Icarnbinaeiones pesibles de u n ma te ri a l c ompu ~e s to pD r dosc ompo ne nt es p u ed e crganharse en u na t ab la de 3 x "lconl0' la de I a f ig ll .r a l l.) '.Alh . o b . .e~amosq ue e le rt as e cm bi na ci cn es n o s on p o's ib le s .como u n~ oHm e~ o a 'l l roa.tnz me't, jiica. vern-os, ta rn-b ie n Q u e l a s po i b iUdad , inclu,Ylenes'trUCrum, d ~: d o f ase ~ que es tan f~ ad~ po r :c~m~p'on~n[ed el m is mo r ip e de ma te ri a l, c ome l a s , fi b ra s , d e K v la r { p a .h m er o,) l e n u n a. matnz deplas,t~cfJ (pol l . .r ne ro l , E n O U ' l O ' eompue stos e lma te r ia l incorpo[ado es u .n elemente C Q m o eI carbone C I 1 bore,

- E~ is lema die c1asificaci6n para ma ie ri a ie s c ompue t os l en .este libra I e basa lent ' , ( 1 f a se mamz,La s c la s ei s e e n li st a a aqui , pero SB anallzen len l i a s seeeiones t 1 .2 a 1 1.4 :I) Co , mp u e su J S e n ma tr iz m e td li c a. . CM1V l - l Vt C en in21es) Bsto , compue ~tD i?c.~uyenmezcl~de ce r an i co 'i metales como lo s earburos c e rn ent ado s . . : a s f como el ahlmlmo: 0 m a g n e - s u J

refcrzado COlt f l br , a f ue rt e s de a l t a r i g id e z ,

F 'I G UI R A l ' l ' . 1Combi'l1aci,one5 p os bles deun ma~ e, ri aIcamp uesto 00ndo s Clomponef' l l te~,.Fa se pnma r ta , matnl

M~~a [ 1 I !Oeramic'o Pol rmero lIMata l P a n E H ! i 1 de' Ce'rmets A l g . I ! . J n o S cClmpue'stom'etaI u r g i l C l d e l m o l i : :f e o 'de J: l ci i~Q$ Ba~a , tas Iintntrmdas

I I AI 203 C o m pu es os p ar aC e ram i cos Carma ls, 1ICaro~ fe,s , I refon:ada moid,eado dE l ICBmentados co n b lg ot i l lo s p i a s t r e - o sM e 1 S h a s de Si Cre-1orzados con Plas t~cO re~Q:n'Zadon t u : a c o i n fib r a I d e v i d l ' 1 l o

1 P o l : l m e l r o , NO ND Epoxic:os reforza.dcs,I

CDn ' i(ev'ar,

I negr,o l de IE~emen' tos , M e ta l as ND ' Hu l e e o n 1( l e , 811etc.. I r efor zados humo l Ic a n " H b r a P'l~lstico r efor zadcco n bore, 0

Iartlono.N O : : no d 9pon.ib~e'aCN'I! lmente.

2) COmpIU!'SlIOSen maui: cfnjm'ica (ICrvlC). E s .~ a.s I a m a: m2 . m en os c am un d e c om pums(,eri .ales como el o x i d : o die aJuminl,Q 'Y e l c ar bu ro d e s il i c lo p ue de n l nc or po ra rs e c onpan me j ,o r a. r su s p r op i eda des, e spec i a lmen te len a pl ic a ei o ne s d e alu~.temperatura,

3} Comp l~ e u () s e n mau i: d e p oUmer o s C M P ' I Q polimeriea (pMC en. i n , g l les). L as resinas 'bjas I on lo I p ol im er o m as a mp li am en te u sa do s e n l os c om pu es tc s c on m at ri z d e p el fm em.e-p6xicos y los polies1!fres, se mezcl a n comdnmenle con r e fue rzm d e f ib ra , .Ylos r e n 6 U c op el v os c omo e l a se rr fn , L o s t ermop l as ti c os hlmbten: se r e fue rza n usualmeme Icon. p el v es'cion 1 0 .1 .3 ) ; Y leo la m Y O f t _ de 10 . e la s tom er os s e uriliza el nesro d e h um o.

L a c ]a sU lc ad on s e p u ed a pl ic ar ta nt o a lo s ICOmp[IIfSlCS tradicionales como a l o s. s i nt et ic o s, Ec re te e s u n eempuesto e n ma tr iz ceramica , m i em r as q u e leI esfalto y [ a madera son cornpues tma t ri z de ' po l imero ,

El material d e h i m a tr iz Berne v ar ia , ' uneiones len elcompuesro, Primero, surmnistra lam as iv a d e I s p a rte 0 preducto heche de l ma t er i a] co m p1Je [-0. S g und o, m an tien e en su lu gafase inco!rp-Q, radp, o cu l ta n de la f re e ue n tem en te , T e rc er o . . eu a nd o se a p li c a u n a carga, Ia m ar ri zcp an e la c ar ga c on ]3. f a s e s e cunda r ia , len algunos 1:150 s e d ef cr ma p a ra qu e e l e sf ue rz o s ea[ ad o n o r le t aeente de refuerzo,r" ~

11.1. ,2 Lafasede refuerzoEs i .rop0l18rUe enr tender que ]3 f as e s ec un da ri aj ue ga e l p ap e[ Id e reforzar a. ~a fase p ri m ar ia , L aincorperadas ma s c om un es 5 1epresentan en a lg un s d e las fo rm as q ue rn ue st ra l a figura 1 Lfibres, (b p:arriclllas y ( c h O ~l U eb u; . demas [ a f a se seeuada ri a pued e a d opt ar Ia forma de f a setrada en unamat ri z porosa 0 8, manera de e squel e te ,

I I

I Fi br as L as fibn]:s son filamle'n[os del nnueria1 de r ef ue rz e, g e ne ra lm ea te d e s ec ci onv e rs a l c ir cu l ar , u n q u e s e u s aa algunas veees f e rmas a l t ema t i vas (por e jemplo, tubular, rectao h e " a g o na l ), E m rango de dhim,etro va de 0. '0001 pu lg , ( 0 .00 .. . ;5 :mm I a. 0.005 pulg, ( 0. 13d e p end ie nd o d e l m a t er ia l ,

H I r e fu er zo c on f ib ra s b ri nd a I a r ne jo r o po rt un i. da d p ar a, m ej (u ar l a r e s i s t e : n : e i a d e l as eturas I c o m p l l . l l J . e s t a s .En }'0'5 compuestos reforzados Icon fibra, se c o n s i d e r a f r e c u e n t e m e n t e a e sme el clIlllstimyentepri:nci,paJ. ya qu e sopo r ta lamayor parte de la c ar g a, L a s. fibras son deCDmo'agen~es de r e fue rzo po rque l a f o rm a de l f il am e nt n d e I a mayerfa de iD S materialesposeem!ayor r es ,i sE c nc ia q u e h I .f orm a ma s: iv a . E l efec'to de [ d i amet r, o de la f ib r, a e ft l a r es is te nc ia a }Sw . o np 'Uede obs'ervarse en la fi ,gUla 1 1 .3 . A m e m d a q ue : se reduc.e el diametro, e~ ,ma:,.erial se oadn m a s ha is . I .a d i re c. ci 6n d e l e je d e 1 ,a f ib ra " . y ll a p ro ba bi li da d e d ef ee -t o en 18 1 estructura ds.igrlw,cativMnenle, COrtllO f lesuhado, lacresisrencia. a Ie: tensi6n se incremellta dram~dcament ,e

La s f i br a s"que se u s a n e n l O I S ca m p w e ' s to , s pueden. s e r CO , f l ! t l n U a s . to dhi 'cononuas. Las f ibrt ]sdnuQs s l on 'mu y l ar g as ., e n l e ona o ; fr ec en l i n camino Conl[inuOt d on dr : l a p ar te c am pu es ta p .u eva r ~a c l _ g a . En r eaU dad & S I [ O es cUf{ci l de i l logn r d e bi d ol a lasv.ariadornes len l i D S ,materi.ales f i byen supro 'esamie'nEo~ L a : s . J i b r : a s disc(Jlu.i1UJQS (fibru, conitinuas cortadas, len glee-clones) s:on dgi tudes COctalS ( L ID ' : : I l pr ox jm admuen le 1 00' ). U n t ip o i mpo .r ta tn e d e ' li br as , d i s co nt in na s s o ngOlilios l c r is t ah~ ' s s imple s en 'forma. de ,cabeUos con di. imet to$ de I C ' e r c a de (1'.100004pull, (OJJ01y ma y l a l l ra resis l!eocia . .

F IG ,U IR A ] , ~ 2 Formas f f5 ic~H i ' pos ib les d f! l as rases inco'poradas e n , m a l te r W a ] e .sC'Dmpul2Sto:s~ ( . a ) nfb) pa,rtfcula 'y (d Inojluela. o(b )


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22 4 Cap f lt u ln 1 1 1 M i ! !t e ri ~ le 5 oompues to5,D~etro de l a n o r a " mm

D .D06 1 0 1 . '008 0.0" 01 01.1012

, , g : !

I O J l O O S

' iI ' I I_g l-~

~ 40fl _. . . . .,sc', . . . .3 0 0 0

f::.g1. 0I~q) " l 0 0 " -.. ~F lG U 'R A , 1 .3 Relac i6n de lar e si s tem : ia a ~ a t e tl s ii 5 n ydilmelfO p a l r a I ,M3 ' l 1 b r a dec a rb o na . r ue n [e [ _ ]. 'O'[r05,materiales f i la -memo 05 mues,:ranrelaeienes s t m H a lr ' i e 5 , .

10.0004.000-3

Di:ame~rode ta f i b r , 8 'j pwlg

La , ,ndentation de l as ' fi br as e s e tr e fac tor 'en las p a rt es h e c ha s de material c ompu es to , P o , .demos distinguirl1:res eases, q ue s e ilusttan en l a : fi g u ra 1 '1 .4 : (a) reforzamiento 'Uni_dlmlen~ion;al-ene le u a l l a r es i st e nc i a maxima y r ig id ez s e o b n en e e n l a d i r e c , c i 6 1 l d e I a f i b ra ; ( b) reforzamlento pian U ;j e n : al ,g u no s" cl lo s e n [8. f o: rm a -d e, m a ll a e n dos dirnensienes; , ' I ' (el 1.1azar 0 I t ri d imens ion a ll . e n elcualel ' m S t , e r i m compues:to blends a poseerprop~edadesi s o ' t r o , p i [ c a s "E n l o s c ompu es to s r ef o rz a de s c on fibras 5" us a una ' v a ri eda d de mareriales f ibrosos: r ne ra le s ,eeramiccs polm~os" carbonn y b or e, E l US 'G comercisi,m,aIs i m po r ta . n~ d e fibras[ ISStS, en l . o s com-p u e . S I O S polimencos. 8m embarg 'o ' , e l ' U s a Id e losmetales I C , ~ : m o Eibras de . f e ( u ~ r . z o y bJS , c ~ r ~ ~ o ~lesta en crecimi,entD'. Enseguida se presenta un e xa me n d e los upos ' m a s Imponanres de m A r e n , a l e sp , a r , a f ibras , c u y a s p r o : p ie d W l e s s e , c n l is : tl D en la ta bla 1 L 1:

~ V id ri o. Es IIl or a m as u ti li za da e n l os p oUm e ro s; , e l [ermine. f i"ra [ d e ' vidrio S ' F ! e p li c a p a radenotar e l p la st ic o r ef or za de c on f ib ra d e v ld ri o, L a s d o s f ib ra s d e v id ri o ' m a s comunes 50nL a di e : v i dl r ia . .E y ~a de v id rio ,~S {sus , c o m , p o s i c i o n e s s e e n tl s ra n , e~ la. tabla 9. '4 '~.El vidric,,,,E '~Jfuerte y de bajo c os te p er o s u , m6 d nJ ,o e s m ,e no r qu:_ e ' l de _ o u a s , flbm,. El vi~r i_o~Ses m is rlg.l~do yin re sl ste nc ia a h 3 !,e ns io n e s u no d el os m is , a lm s d e t od os l es m at er ia le s 'fi bro se s; , s membwrlo, es :mts, OIOltOlo. que el vidric"E,.

~ C a r, bo no . E l e ar bo ee ( se cc io n 9 5 .1 ) p ue de ' h a ce rs e e n f ib r, a. de un allO : m [ o d . u : l o . ,Adem's sur igidez IB SQu a p ro p ie d ad a tr ac ti v a, a J,I que s e s um a n s u b aj a. d e n si da d y baja, Icpansi6n l~r-m i ca . L a s , tibIas d e, carbone son. genemimerne una c o - m h m a c . i , 6 n de P'to y carbone amorfa

F I GUR A ~ 1 .o 4 l O d en ta ci 6n de las f i b F a s , 1 3 1 1 ' 1 mate,ial,es, co:mplles~os: '~aJunidimensionaL fibrasc o n: ti n ua s ; ( b ) p l 'a n ar . nbrls e on U nu as e n 'f or ma d e mana: (d [ a i e a : t Q ' r ' ia _ nbras diKon'tf,nuas.

(e)

S e cc id n 1 1: .. 1I T lecnologfa, y dasificacj ,On de los maleriales clompuesto.s. . B om . 81 b o ra ( se c ci 6 n 9.S.3) t ie n .e u n , al to ' mOdu lo d e e:lasticidad. para su a l to cos te Hs us a pl ic lc io n I , a c , o l m p o n e r n e s , aerespaciales en los q ue e st a p ro pi ed ad ( ju nr o C lOD I O U - a s )mticas.~ ,f(w lr (2r 49'. E s to . l i bm d e p oHm, er o'mis imponmte; ' Una a r emi da a l tamen te ,cristalina, rn

b ro d e 1 .1 fam il i a de las poUamidas (sooci6n 10.2.2). Su gravedad e sp e ei fi ca e s b a ja ., leg e ne ra u na . d e L a s , m a s a l ta s r e la c i anes de resisteneia ,a~pes"o de todas las fibnu;,.

. . C t !r :( lm i cO I. H I c ar bu so d e s il ic io ( Si C) y e :~d x id a de a luminio (A]20]) son los principm ~ u e r i a l e s : f i b[ l o sos en tr e l o s c e r a m i t : [ o s , . Ambos d e ne n u n alto m o o I J 1 0 de e l as ti c id a d Ypueu s ar se p a ra . r ef or za r r ne ta l es d e b.ajl d e ns i da d c omo aluminic Y magnes io ,

,...Metal~ L o s f ll amen to s , d e a e er o, c o nt in u os , II,) d i sco:n timJo 's se usan como flbras de r e fue n p ll is :t ic os . _ .0 e s c ,omDn qu e se ut i licen o t 1 ' O S met les como, f i bre s de re fue rzo ,

T A B L A 1 1. 1 P ro p .~ [i !d a de sf P l i c a s , de r n at er la le s f tb r es o s u s ados c omo r e fu e r zoe n I lo s C,O rn pU eS iQ S . .Df~metro 'Resis_en ,c i,a, la tens i6n M6du~o de elasticidad

F l b r a m i , l s i ' m m ) I b J p u l ' g 2 , ( M P a J i : l l b / p L i ~gl ( G P ' a , )Vidfl~o

Vidrio,.EVldr i ,D-'S

Carbono

Q. 4 ( O , I O l l 5 '00.000 ' (345,0 } HJ x 1',06 (73)0.4 t o .Q i ' ) I l S s c r a o , O , , ( 4 4 . 8 0 1 , 2 x l O a , [86'0. 4 "0'.01') 400~O(]D {27S0J ' 35 x 1 0 , [ F , . ( . 2 4 , C I )5 .S , (0.1 ~J 4501 ,000 1 ( l ,1100} S7 x H " ~ (3,'931D.S ( 0 , 1 0 1 " : 1 ) S C D A r C e ( 3 4 5 0 ' ) " 1 : ' 9 x 1 0 ( ; ' (1'10le~dar4'9

' C e d U 1 ' 1 1 l h : : , o sA~:20J .[ S i C ss x U]~S8 X ~,06 (380) '{ 4 IOO lC t 8 [S . O ' ( O ~ , 0 2 J~O'.'~,J 2 1 S " t ; l O O4:75/000 ,nigel'll)';(:3Z71i)

MetaiasA.uraTIUng5'~1 ! '1 '101

3D j( '10'S 9 1OS(fl. 1 l J ,( 0 .0 1 3 )

(20fd(40n3. 00.5 l S0~OOOS 8 0 , . O f ] ' O

(100e )(4000)

R l e co ,p il ad a d ~ e [ 3[ t. [ 61 . [10] 'Y otra~iuenlss. Nota: la resi,Sltencia d e i p e n d e del,dl,amefrode la f , i b r a l l ( f i g ' l f m ' a 1: 1, , ]); l~aS propiedades[ l e ' n e s t a , , t il l b ~ a , . m l U e > S f J l ' " l n ' l i a if1'terp'rl!'~'aci6n c , a r n oc l o r r e s p o n d E ! ! .l 11mil == 0 . 1 0 0 1 ' pulg.

P,anicu.aJ ' ,hoj luefas U na segunda forma de la fase incorpcrada es lafnrma panicnla( e n pa r ti c u la s ) , su t a .ma i i o f 1u c w ,a d e sd e 1 0 m i c ro s co ip ic 'O I. bJI maeroscapico, Las, p an ic ul as s onf O , n T l a i m p o r t a n t e d e lm s re ri a l ' pa r a l os m e ' t an e s y los I c e r a m j l c o s , , a n a l i z a r e m . [ o s la ,canlu::~erizlci6pmd u cc i6 n d e I05pol 'V05 de i ng e ni er ia s n loscap'(tulos t 8, y l g"

La d i st ri b uc io n d e p a rt fc u la s en lama tr iz d e ~ lc ompue st o e s aleatoria y~pe!f t a nt o , I a reslstcia'Y [(lI[traspilopiedades del ma '[e ri a l, co lmpu~ :no son ' g en l er a lmwne i sot r6p 'i c ls ,. E I , m e c a n i s m [ or ef or za .m ie n[ o d ep en de d el 'tamaD o de ~ as p ar ti cu la s. E l ( I 'm a n o miemlscop ic 'o ' e s t4 rep: re" senpo r polvos 6001, (m enea de I pm) d is tr ib u id o e n [ a m a tr iz e n c on ce nt ra ci on es d e 1 ,5 % ,0 menL a p re se nc ia d e es to s pe lv es p rcd uee 'LUll. d i sp e rs io n q u e e n dl lr e, ce l a , m a .t ri ,z '" l a s , panftlim ic ro ic op ic as r es tr in g en l os m o [ v i m i e n l o s de l as d ls lo ea ei en es [ en IJm a re ri al d e 1 4 1maim .b ee h e, 1 1m a tr iz q a ed a r ef er za d a I tn , s, (m]s.mlt y)u, p'anic'Ulu, no c o .m pa nen pm 'l : : aJ gu :n a,dI c a r g a a p l l . h : ad ii.


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2.26 Capllll io 11 I Maleriale cernpuestcs ,. -. croscopie 0 f ' m ;c ' E ly o r de 1 I,m).-.-. , 4" '. 1 ca r tt cu las ~ ,u 'm 'en~'9 , raIlOO rna.......~ .' _ L. ' . rd ' d ' . " " 1 ! l i' l i' n a : r t c l ! . Il e a s P I U l . LdL" " " " '! ii !; , . r : : . .1 ~, A me .J,a que e .'...... . c .' do einerementa a un 2 ~% 0 m a s el mecaru ism~ . . .e retorza-

u ht 'p,mporcmn d e l m a t e r i a l ! n c o r p o r a - . . .' . ~ 'm l l ! l ' t n z y' hl fase incorperada,J : . , ' ' I f . " " aphcada s e c om pa rte e nt re , a .'U ' : : . : ' ..mremo ca~bla, En ' ~ SU !e ,~ o . ."a _ . u e r : _ a1 c- ~c ' li'J~.-d I ue t i ene 'n las p , -a r ti cu l as d e ' aslmliar 18carga e- 'A ...d d !HloltlISlen"'lb' e deb 'a a ,1aCI'ua. q =L a c"apa,cluii ~ e' l ' ! o < ~ . " . . - I . . . .U ., . -" ',~ . ,-, 1:: . _ . d ' . l f i o r z a m i e n t o d e l c o m p u e s t o OCWT'e le n1 ..1 d d - - s d e 1 3 ma.lrlZ Esm~! lonna. e re,incQ 'lporarla a os . .. ree ore" ,.- . I"r an t d e c ab al lo i.ncorpora aI carburn de tWIgs.1 0 ' Ir bu m s c em e nt ad c s, . ! e D los c U . a l e s un ag [jm ~~ ~._ e - ,:' - Qfl . f J 1 .. . ~ ,~

'. - . 1 1 - , ' : - ' . d - - = C O l e s [Lpu:ameni,e die O l ! l , r f O0 m ~ ,_reno, La proPOI 'CIOOde v . : ~ en olI matnz_, e. ':" 's l a u er as e q u ej j as . D e s e j emp l osL as htJjueias s cm D a .n ca m . _ e n t . e : : p a . r n c u b .t o s ,bldl'me. .n . ~ A O n A 1 . e.,~. q . . .. . p , _ [M ' 5 '" 1 0 ( O H ) - , ] .-. .' - -' ... , ... (. "1;P3t,.. de p:OWID lV aj,um..mio) y el ta lco [ g3 t. 10. _ _,. . , '. . ' , I . ffi l .ca SU~ u_ - J '_ '.de esta fonna de mlUena!es .son In ",.' 'l4sticos G eneralm enre, s on r n ar er ia l es d e costa m asq ue e u sa n ' co mo a gll 3nres; e retuerze. .e.n le ' p." _ .'. _ _ . ." ._ l m 'oldao d .e p . l i c i l : t i c o s . .. ' " . . ' . ~ . - : " d - ; . ' l o s compuestos p a r a , t e l I~ "bajo qu e l os pol fme ros y aiiarum ~eslste~cla y n : l~~~O . f M c p ulg (0.0 1 a 1 m m) a lfaves d e l aL O S l a m a D l o : s de ~as p ! a q u c ' t l S estan en elrango e u . ". .'_-. - il'"'. -(0 O { )ll ~ . 1 000 mm' 7_ " -_ " , " ' rg_, I _ !ho j u e] a " con u n e sp es or d e 0 .. 04 a 0 .2 0 m esim as .

.,.' ' ---. i.a ' , d - fase i nc o rn or a da c eu r re cumndo ',II m a ru 1' z fo rm a ~ n' !l~O i n f i l t r a ' d a L a c ua rt a J [ o Jm la . e . . -r 1 d i l . .. .. .nD O . . ' ~ ~ , , . ' . 'ase unda f a se e s s i mpl em en t e l i n r e i ena or 0 rn t~~. cesq 'eleto p o r o s o (como u n a . , . e s P O O J l l . ) ." Y ~ '. g _. .' I ' , , ' , ' . " L . . .. ._ Ilenadores merth co se- .1 - ' . - - ' ~ I. forma de pores 'en, '_ ma.mz. o s r ! ; J _ , _este CU IO . , ltl fase i ne o rp or a da a s ume .2 _0 - .~ .'. " d. C ~ I . , . 'lUra de una nieza h ec ha p or m eta -, . . ' . " - ; - ~ " fi l t r a r 1 0 . s ,p~ rc s a bl er to s . e ~ a .esttUc._ r~ .'_ .u ' s an a l g lJ . n a s v ec es p ar at, In 1 . - . . . fi ' _ '. . . _ n c'ompue~~o' L o s c -omponcn [e5 S l n ,. .. _ .'~ 18 3 4) . .1 'aoen e'ecto un rnatenw L . 0111.. _lu rg la d e p olv os (seceio n ., ','.c~c d "II aceite como a.igunol lCojineres y engrases,terizados at p a rt ir d e pelves m e t a . ' h c o s l Impregnt;t O,SCO_ _ ~ _

p 1 J Je d e n s e r o t ro ejemplo de esta c ; a c e g o d a .O J . ' " ' . - " . , ' . ...f..., ',I!Qtre la s f ues c on t ir u 'Y ~ e , n te s d e u n ma~e ' f l a Jc~m-La l l' lt ed a se " S Ie IDpre bay una m r ~, JQS e - , " dend ! ! 5 e u n ea p ar a qu e el compuesto ful'l-- -" L ,1 :( '; - . , de b e n '~ormm-'Un l e n h u : e lustamente e n _ '"puesr:o. , J I I S .ases "" .'.. '. .,; _ . " , '~ ., d ir ec a e nt re l os d os mgredien les. como Be

' - c , ~. . _ ~ _ - 'r e E n , W ' D t m o s , easos", ha y una UnU J iD - - _ . _ .' d ' II, .clone e ,eClivamen .' ..... , ~ " 'C " g ree li me para p romov e l' I " ,u ru 61 1 e ,a ss.u g . e re . e n la f i g u , r a . , 1 1 . . 5 . ( . 1 ' . ' ). en . o , t r o : S S i ' e . ad e u n . t ~ . ~ c ~ ' fi r . n. - . p u - ~ ~ ~ cnnsl~..J~ranecomo u n a d he s . . . .vo ._ . d ',,- U ' Q " m " ' d O r utter ale~", '" ,U . _._l ; 1 e p r i:mma s . E i r e rc e r mg re lOnL!C. ~,,,,,_' .. ' -. - I - -c 'dl..,. _ '..- h t. os a s, ~ ' .. , .. " ',..,. . de hiS fibrIlS de \lldno para lograr l a a " er en cl R conUn e j emplo , lmpDr tan ' le es 'e l recubnm lenttl _ , .

..,.,J~~~-- , F a s Q secundaria( r l e - f U B r z o ) i f . l bm : a ,

, in ter fase ( tercer t 'ngf'iedlen.~e,)

~~~--+-~ Fa.se : s ' e e u l I 1 d a r i a(r ' lfuerzo)I ., f lbra

.~ . . .. ,. _~ (n ten ase ( , s o h . i l c l , O n dB las tases: j : n i r m a r i l i l y,secUl ' ldana)

e e )

S e cc ;i o n 1 " ' .1 I Tecnolog fa y da'5 i f il ' : ac ion d e l os I r I r ' I l a t t e r l a l , e : s ampueJlOI, resina I e nno fi ja e n lo s pListicos reiona l io" con f ib ra d e v id ri o. E n e ste ca so , c om o s e i lusli

figura 11.5(0) r e su l c an de s U l I e ri " as e s:una fl cada l im i te d e l a I D lml ls e. Fi n aim ente.unaf orm a d e i n te rf ae o e ur re r ;u ll n do l os d o s component ! : s p r imar io s no son completamente i l l !e n tr e e ll es ; e a tc n ce s, s e f o rm a un a. i n te rr a; e c O I lS t ir u id a P O T u n a soluci6n d e l as f as es c om oIra e n I I I fi g ur a !.5(,;;). U n e je mp lo o cu rr e e n l os ' Ca rb ur os c em em a de s ( se cc iO n 1 1. 2. l} ; ltemperaruras de s i rr r er i zac ion que usan e s te s l l Ia t er i ai e s, provoc 'l I fI a l guRa soi l lbi l idad. en losq u e e re a la :interfas'e.

11 . 1 . 3 Propiedades de los materiales compuestosEn la seleccion de un material c om p ue s( o. s e b us ca genera.imenle una combmaci6n Opt imptopiedades m as q u e un a p r op ie d ad e n p a rt ic ul a r. Por jemplo, el fuselaje y la s a la d e lind eb en s er d e p es o li ge ro y tener 1Il18combinaci61l de resistellcia. rigidez y t en a ci da d . E s den con ! l "a r l i n mare ri a l monolitico q ue s at is i'a g a e st es r eq u er im ie nt os . V a da s po l imeros r e f orCOl i .f i b r a : p o se e n e s ta combina,ci lon de ; p r o p i l s d a d e s .

Otro e j ernpJo e el bule. EI b L ll e na tu ra le s u n malefi ,al re lativamente debi l . A p ri n l; ip iosigJ,o xx se d cubri6 qu e 1 11 reistencia del h u le n a ru ra i li ume nt a ba c lr ama uc at ne n! e a l a d ic :c lU lt idades significativas de n eg ro d e humo (c a s! c a rbon a p uro . Lo s des ingrediente in terac. '..~ ". I' d J dam propollaonar u n m a te n . .. .compuesto can mayor re s. S t enC I ; '! qu e I : : uaqu lera fI.O n osseparado, E I h u le l l ! l 1 l b i t S n debe vu l c~e pa ra I og rnr una resisrellcia complelll.

E I h u J e pO f sI" m is mo e s u n Mirilla util para el poliestireno, U na propiedaid d i t im i ll a d e lestireno e s s u f ra g i li d ad : m i e nt ra s fa mayoria de OttO! polimeros t i en eD un a du c tH id ad con sid e rael PS n o t ie n e pnict icamenk n in gul " ! s . 5 e Ie pllede af iad ir hule (narural 0 s inl~ t ic o ) e l \ caot idapequeiias (5 !!l 15%) p a ra pmduc ir u n po li es t! J eno a ' a lt o im pa c 0 q u e t ie ne u nl lellllddad y re"e'ccia a1 impac ' to superiOles.La s propiedades d e u n mater ia l COmpueslo se d l l l enn i n l lO por rres fac!ores: I) los rnareriuliSados como f a s e s componeooos en el c omp ll es !O , 2 ) I l l.f 0 1 ' m 1 l g e om et ri ca d e los componel lte !>estro.rura resu il lU lte de l s i st ema compueslo Y 3 } J a m a ne ra e n l a c ur ul a. s f as es m te ra cn 'i an e n tr e

Regia d e l as ,mezdas Las propi e dade s de un mater ia l c ompues to s on funci6n de l o s manales inicia les. Cienas p ropie d ade s de l ma ter i al compuesro pueden calcularse po r medio de II I I "ede lasRle:das, Is eua! i mp li ca e l cileulo del promedfo ponderado de las propiedades de J05m3nale CQlISl i tuyenres . La d e ll S i da a e s un I l jempl o d e la r eg Ia d el p ro me di o. L a masa de l malercompuesl to les ~asurn,i l de l a s m a s a .s , de ~amauiz y de Ja lases, de llefuen.o:; es decir:

(lLldond . . 1 1 1 ' " m as a, I b (kg); y los' ubindices c. m y r i ru l ic a n 1 '1compl ieS to, la matriz y la s rasesrefueno. respectivamenre. En fDnna similar, e l v o lumen de l compueslo es la sl Ima de sus constt U Y l e m e s .

( 1 I . 2dOl l deV" v o lume n p ul gl (eml). ,. e s e l v o lum en de cua lqu i er vac io e n 1 '1compuesto (paras. poe j e m p l l o ) La densidad de l compue8 't o e s la ' m a s a mvi d i da p D f l e1 v o lu m l en , .

(11.3)


5/10

Cap, ( u l ,o 1 iI I Ma:tel l ' l ' il les c,ompuestosComo, l as masas d e 1 0.matriz y'd ]2 1 fase de refuerzo S ' O I 1 . sus den idades respeetivas mul t ipl icadaspOl' ' s u s volumenes,

(1,1.6)

Iic, . " Q . . . . . . ~,iJ " " ' "1

I -I' "I I

II J- . '" 1- .. . ~II .... ~ 11. . . .1 ' ~

c"~;,c -,

Matnl' D e J a rro8cl0n

(b)

11 ' 1 . 4

2co'0

' . . . . . E c35~- : : : : : : : I , 3D.e -.:91 1 25'tilu:.= 20ifni.!m '5l i I i I !"tJ0 10::! --o:s 5~~ . ra1 1 : : B O .-'D'ijf:: SOll,!S 40 - ~,~u 20 ~'eCD1iUiO J, 0 30:

F I: GU R A 1 t. 7 V ar il ac i6 n de'~m6du l~o ,d e ~ , ' a$ t k : id a d y de la re:sistl1ncia a latension en funci6n de' la difeC(;,IOn demedlda con respecto al ele l ong i~ud inaltiel compues 0 ep6 ito I I T T O r z a d o C C H 1nbr~fh:~C:iu~boflO. Fuente: [6~.

0A n gu lo a e J a ' f ib ' F a , gril~QI

90

d Q n d . l e E' ~ =modulo de, e,iasrlcidad perpendicular ,;I ~ a d i r e, cci 6n de 18 .f i br a , lbfpu1S2 (MPa)., Nut ra s d e s e c ua c io a es : p a r : a E~ d emu es er an l e anis:O'trOP11 signi ' f i ca t iv!l . de los compuestos mfcramoe on f ib nl .E s te e fe ct o d i re cc ic na i p ue d e o bs er va rs e e n f a f ig u .r a I 1 .i p ar a u n compuesto d e p oUmr ef or za do , c on l ib ra e n e l e u a l ambos. m o d u J ; c l r de elast ieidad y r e s i t en ei a a l a t en _ion e midenre pectoa la,~cci6n d e l a fibra,

La s , f i b r as i l u s tr a n la i m po rt an ci a d e l a f or m a g e om e tr ic a, L a m , a Y 1 o n a de, Iosmarer iales tienr es is te ne ia a , l a, ' [e mi ,w n v ar ia s v ee es m is g ra nd es " en s u fOlltH'l :fi.br()s31q_ue;en su forma v,o,ll1m~tS i n embar g o "t a s , a p l i 1 c - a c i o n e s , Ide l a s f i bm l e ~ n a n l im i ta d s, p ~ r l as c a U a s superficiaies, y p o r l a i n ev e n ie n cl a d e s u I t :om e tr fa filamenlo,sa. lC'uandD '_e neeesita un eomponeo'te s6Iido,~p orq ue se dobc ua n de s e sujetan a la ICDmprei6n~ S il as f ib t, s e i nc or po ra n a u na m at ri z d e polim1cro e obriu n c om p ne st o s d li do q u e e v it a l os p ro bl em a s de la f ibras y a pr ov e ch a s u r esi s tenc ia . .L a m a tr iz pporeiona Ja format volumetrica pa:ra.proreler l as,su.parf icies, d las flbras y ltl resisteneia al dobrly las f i b r a s p te smn su ~d ta tesjslenciliu compucsto. C a ; m , d , o se Ipl icl l i lRa . e a r l A m la mlJtriz poco : ~rente se deforms y dismbuy,e ID S e sf ue rz os e nt re l a s f ib ra s d e dta ,resisttncia ' q U I E ' Uevan la carlL11gun as,f ibras indlvlduales se rornpen, III carga s e r ed L st ri h uy e a t ta ve s d e l a mw i z h a ci a OD"QS, f i b

En nues t ro modele de ml'tedal e ompue st o I a f a se d e : re fu er so e s embe bi d a d e n tr o d e M a tas e matrt en ie ad o h i eembinacion p rop iedades q u e s cm, s up e ri or es e n cierta m,ll iIei[,a_ ,m , ,cua]quier:a de . su s COt it u, ye nt es s ol os . S i D lembargo l ,- 105 compLleB'to'.. pueden t o m c a t f u rma s a l temat i v, a, s , q ue n o 5 - a ju sa e" te mo de lo . a lg u no s d e e ll os s on d e c on si d er ab le i m po rt an ci a ,cDmercil i y Itecnol,ogka.

U na t !S l rUC, rura l 'aR l i'nar , c o . m p u e s t Q 1 I C D J i u . : , i ! u e e n d os 10 m as c ap as u ni da s p ar a f orm ar u na pza integral, c om o s e m u es tr a enla f igura 1l.,8 Ia) . G e ne ra lm en te h is c ap as s on 10. s u. fi d n te 11lIep ar a i d en tl fi ca r e n f or ma ricU a1 c ompue st o, n o siemprees el ease con OUO'S, compuestos. Con feueneia, I u c ap ,a s ,5:0:0 de di ferentesmlb~r iaJ,esl ,p e m l ' n o e s una regla , g e n e r , a l . La ,m;adera cOJ) tt-acp ad a, e s u n e jempl o e n , I I! I c ua l l as c a p a s son .de 1 3 0 m i sm a :m a de ~ a " pe ro s us g ra n os se o r i, e :nmnf or ma d i fe re nt e p ar a i nc re m em a r l a r e si st en ci a g l ob al d e II I p ie za l an ri na d a, E n ' un c cm pu es te l amnar mucha ,s ,v eees s e u t il i 2a D difereIUesm3.l[en,ales len su s c apa s p a ra , u b t en er mayor ,e s, venta jas


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2 30

(a }

F le U R A ~ 1.~, EStrUCitUrillS l-am~na.Pe5C'ompU8s 'tas: ' l aJ E'5U:UCtLllf.l Ilaminii.tcornJ,endonal tb~'~5trUtlUra 5 a l ' 1 : d ; w ~ c hl:cm cQl~jl6~nde ,e~,~!.Jma !t)e s lNcUf f a S l r H . l w i r ; : n , d e p an a, 1.

1 1 1 , .2Lo s 'QOmpl1eSU)S de mattlzmetalicl, ( IMC) co~sis'ten _ e n L U I ~ n:uLtd~m~~~j ' :~_refofZ~d3J pO'~,~n~segunda m e . .L as fa ses d e retuerzc c om un es i nc lu ye n 1 l) ,prut~c:ul ;s I~e.t :e:~ruCat ~ 2 ) f i~ _ ra .s ,e var ies 'mlleria.Tescomo 0[108 meta les, ceramicos, carbone y bore, L o s , MM 'C d e ~primer np o son n a : , ~r n ado s comunmenJ ' Ee ce rme ts,

11.,2., '

Cempueste lam l i na FL laMas de autom6vr l Un a _ l la n ta i C or n si sr e en mu l r i lp , ies cap,asU J l 1 i c l i l ! J j . , ; h.lS ( ,a pa s ~ o n mlJ~eriij

comp!U! .n~Qs (hu Ie ' refon:ado t on n eg ro de humc.L y los refuerzcso O , l 1 r s i s r e , r F l e n , te ,~asmptl~8~ ladas , c on h ul e k a , p i ~ 1 I . J h l J 1 6 ) .I E s t l f U c t u r r : a d e p an a 11e p eso ITg , e r r o , pejida ,a, Ia , m in a s ~ 'g er a s e n a :f f1ba s, ( ' r i g L , u , J 1 1 . 8 , (ej.

Po,jJmel' i),re.rorzados: con t 1i br as P a ne le s de IP '~!~5tic 'a~ejl:lrza.dD(on Wibt'M r nu l t icapa pi! !~a av lones , panep a " 1 ' 3 carmel! r ia s d e 2IJ~om6vi IeS,Ca5CQS , d : e ~ ant h as(cap r t \ 4 l 1 D 1 : 7 ) , .

C o n t ra eh a p a dr o s C h ap a s d e mlade r a al te rnadas t J e g r a d a ~ , en d H e - r e m e s ; dfreEckmes ,~f!lr~m e ] Q i ' ,a : 'r l a res~s~el ' ), t iaJ.Ca)lpa;5,de' p. lastk:o refnrzade "I C C ) b J i ~ ern C . 1 I P l i : 1 S , alternadas p'ar~C'O l " i ~h j c t i " f i d lC le'llec:'~'~~caajsll,amiento (5ecd6n 1:5.2'.L o s e s q ui e s s o n , e s t r uc t ur a s laminaees compLH~5tl1l5d@ CfipitlS d E ! ! mf'tatp a r 1 i c ' L . d f J 5 , de madera y p,l jJ~th:Q5' ' f e n Q ~ i C ' D S .D D S CaJp~5 de vidrio ,11 cada lada deun p l i 3 . ' f i _ ~ i c o r u : e r b ~(5e rc : :c : i on '14..3:. 1 t

U n cermet e s u n ma te r ia l compueste en el C1Ja[ un cer smlco eSli contenido en un a matriz melE~ eerami co domina f recuen te r nen te l a m e z cl a , , a Jg ~ n a .s ve c es p u ed e ,rl~LanZarhasta el 9 1 6 % enm en . L a ' U n i o n p ue de m ,e jo ra rs e m ed ia nc e u na ~ ii ge ra s ol ub il id ad e nt re l as r a s e s a las l[en1pe ofle~~~adas Q,u,ese u s -a n , en I ~ - I pmcesamieme de e s t e s eornpues tos . L , O I s cermets pueden se r subdid o s l e n: 1) c ar bums c er ne n rados y 2) cermers basadosen ox ' idos .~

,Carburo,s, ,cem'.entado,s; lo s carburos cememados comprenden uno 0 ma s compuestoc ar bu ro e nl a za d os ' tO J nu n a m a rr iz :metdJ ica. :E ~ ~ermino cermet lU) S~ u s a p ar a. r o do s e s to s ma,les, :lUll euande es re ! cn i ,c :~unen teerrecto. Lo s, c a r bu ro s c eme a ta d os c oman es s e bas,an e n e l carde 'wl lgs teno (We);, c a rb u ro d e t it a ni o (Ti'C)tY c ar bu ro d e cromo (Cr3'C:!), Seusan tattl.bic!nc'[bure de tamalle (Ta :C) y 0'[(0080 earburos, p er o c on menos freeuencia Lossglutinarses m e ~ , ap ri nc ip al es s on e l c ob al to y el :nlqueL Hemos a na ll za d op re v ia m en re l os c ar bu ro s c er ar ni eo sci9lL 9 .3 . 2); e s :t os cons rr iNyen e l in gr -ed i enne : p r indp ', a J de ' l o s c a rb uro s c ement adc s, flucwando[ic amen te e n c on ce nl d" o d e. ~ 8 01 al 95-,% del pesototal,

L a s p ar te s d e c ar bu ro cementado s e p ro du ce n p er una ~elcnka :de procesamientolpl:r[~culado(seccidn 19.3) . E~cobaho es el principal a g lu ti na nr e p w rl e l carburo d e ' n m g st en o ( ve as e fll.'91 ) " y eJ f l : fq l Je~es leI 3 ! g J u n n a n [ . e ' c om i in p ,a n , e l c ar bu ro de titanic .y c,arburo de erosno, Au,ncud o e ! :aghl 'trnan've COl '] ,s .ti t,u,ye soJam;enle a1 rla t i c , m o r d el 5 ,21 1 , : 5 '% , su e fe etoen la s prepiedades meccas es s~:gni:fi,ca:tivol en estes mareriaiescompuesres. Tomandc como ejemplo alW'C-tCo~ ;a me' Que eJ p or ce nt aj e d e c ob al to s e l nc re m en ta , l a dureza decrees y l a r es is te nc ia a l a rupnsra tI3Jl:g , a l aUmer'H3" eemo se muesrraea [a ' fi g :t a lt J ] ,1.10.,La res isreee ia a [ a m p tJ U fI transversal se core lenaeon tl,ten,acidad del (ompuest@,\VC-Da . i

L as h erra ml en tas d e ca rte s on las a.pliclejonesrns8 co :mun .es de ~CI :S carbaros cem'en'~bmsa.dos len el c:arb.~Ir,() de rLlilgsft1l'UJ. Otras apl icaciones de los earburos cemenrados W 'C ~C ocluyeu dados para el esuradQl de alambres, brecas para taladres de roca y otras hecramieru9.sn e ra s , c l ad o s para me[aJu r g i, 1 d . epo l vos , i,nderuadofes, para en sa y os de d l lJ , :J ' !e ~ ., e r r ,W 1 l . h ~ l ] t a s d ep a ra o 'p e ra c io n ,e s d e l i m in a .s ,m,ffmHcas, y e tr a s a p li c ae i on e s d o n de la dureza y '~Ir e si s te a el s a ~,g;~'s~eon facltur-es eriCios.


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23 2 C a p fl lJ ll o , 1 ,Ma,(eriales compUf!SlO5

nCURA 111.9' F ' D ~ o m J , c r , o - g J a f j a C' 1 500 xl de un carb'um c e m e n ' t a d o C(UI 8"5'%,de W e. y 1 5 1 : 1 1 1 ; ,d- C o' {ioto ~QrteSliade Kennarne!ta. l, lnc.l,

(")Q'~x~ .m. . . . .~ 4000.-!!-JVI 350...IU '~.!IIc : ; ; :g 30 0,!,: : i I '. - 2 5 Da::fQ1 C r I : I :'G 20 0m'is~m 15D :-1 ' 1 1'~,~,f E l 'Ii:

,0 , 3, D Q 12Conten ldo de cob.lto

Fl lG,URi\ 111 10 Graf ic :a t pica d e l a d ur ez a y la rest 'st t lnCl. l a. la rup~Ul l rar;ra.nsve,rsale,fi1lu r .u :i6n de l contenido d e c ob al ~o . .

1 1 . 2. 2.

Secd6n 11'.31 Cornpuestcs de matdz ceram~,caL o s e ar bu ro s d e c rom e agfomerados c on n lq ue ] s on m as f ra gU es ,c om pa ra do c on lo s eb u r o s c eme nt a do s we-co, p er o ti en en U D a estabilidad qufmiea y resistencia a la C'orrosilonceientes, Esta 'combina,c i6n jUD[ 'O eon 1 8 buena resistenela al desg,a:5~e~ l os h a ee n a da pt ab le s a a

c ac io ne s c om o p at ro ne s d e' c al lb ra ci oe , a sie nto s d e v alv ula s, b oq uiU u d e a sp er sio n y ani lselladores d e e o ji a et es , [t o] .C er rn et s b as ad os e n 6 : dd os L a m ay er fa d e e st es c om pu es to s u t ll i za e l Al '2,O]como ~I

particulada; el MgO es QfrO C l id a q ue s e u sa a lg un as veces, U na matriz, metilica comun esc rom o a un q ue e tr as m et al es p u ed e n u sa rs e me jo r c omo a g lom er a nt es , Las: proporciones relatide la s d es f as es V l u r . a n le n f t o n n . a . s,i&nifica'ti'va." : p o r l tanto.t e] metal a g lom e ra n te pu ed e U e g , W ' ,a, se rmayor mgred i, e n le . SU IS a p ll ca e io n es i n el u ye n h e rr ami en t as d e c o rt e, s el lo s m e ea n ic o s y pretecterde te rmepares . .

Compuestos de rnatriz meta l lea reforzados con fibrasEstos compue~nos s an d e i .n te re s, p o rq u e c o m b i n a r n l a a lta r es is te nc ia a to ten.sion y e l m 6d .t d oela ticidad d e u na !i.bra co n m et al es d e b a ja densidad, logrando buena eelaclcnes de resistenciam d du ln d e e l as ri ci da d a l p es o e n e l m a te ri al c om p ue st o r es ul ta n re , L o s m et al es t (p ic os q u e s e ue om o m a rr iz d e ba ja d en ~ dad s en el alurninio, el magnesie y '_'I I j ' tani'D.Alguno,s de 10 , ma te ri afibre 0, l rn po rt a nt es u s ad o se a e s te s compuestos inc luyen Al_ :O l bore , esrbono Y S IC .

L I p ro p ie da de s d e l os Ico:mpt1'es~asde matriz merallca referzados Icon l ib ra s on ,arusoIr6c a s , La , r e s i st e nci a 1a l a ~ e nf E i, d nmax ima en 1 3 . direccidn p re fe re n te s e oh ti en e u s and e . .f b ra s ccnnuns a g lome ra das f ue rt em ent e c o n 1D lma tt iz ,me tt lk ,a . E 1modulo de ' 'e iasti,c:Id~ad 'i ~il [ \es i :u~ncia, te n sh5n de [ mm.' [e r il 1 CDmpue t o t ie i nc remer a an con el aUD l e no de v olurnen de fibra. L os cop ue t o d e m it ri z r ne ul li ca c on r ef ue rz o d e libra. t ienea buenas pr o piedades de resisteneia a Ilt er n pe ra t ur a s; a d em d s s on bueno . c ond uc ro r es e le ct ri co s y r enn ic o s. S u m a y o c ampo d e a p li ca c ise eneuenrra , e n . lo s componenres de aiaeioll 'I rnaq umar ia, de: rurbinas, qu e son algunas arelS dones ta s p r ep i edades 51e h an a p , r D i v e c b a d D ;u m.iximo.

L o c er ar ni os t i enen c i er t a s prolpi:edacfes, IttICO,VIS c om o , al :t - r i g id e z , dure za , dureza en c a l ie nr es is te n ci a a la compreslen y ba j a denst da d , N o o b st an te , l os ceramicos rambien tienen variasI l a s: b a l Ja lt l131Cidrut y resisreacla ,3. Ia ~r:'nsidnen volumen y. sa n s u s , c e p : r i b ! e s de f r a c ' U J . r a 'pOf' acci' [ i i m d c , 3 " Lo s c omp ue :u Q s d e ,m a tt ri z. c e r , l i . . m i l c a (C'MC) r e p r e s e n r a n lm uueD'~O 'd e r ete ne r l as b U . e ,p ro pied ad es d e lo s cen im leo s e om pen a nd o u s; deb iUdades . LID'S , CM C constsren en una ruceramic primaria em aeb ld a co n u na seg un da fa se, L a feeh a 10 lTabajos, de: desarrono, se be n to c ad o a l us o d e' f ib ra s c om e .ase secundaria, pern: DO ba n tenide e x it e. L a s dif icuJ tades t e c n i c ,inchJ)' Ien 1 8 eompadbilidad r . e n n ; ' C I y q u im ic a d e 10 , c o n s ' i t ' U , y e n t e s e n l o s CMC du ra n te el p ro e e-s ami en t o, De b e 1 1 1 , eonsiderarse I U J . ; m b i e n . como e n el c as e d e ~Q. r n at er ia le s c er ami co s , l a s I imic lo n es q u e lm pone 1 2 1 g eom et na d e l a p a r te ,

Lo s rna te r ia l e s c e rim i cos q ue se usan com o matrices ' i n c 1 u y , e n . a h lmmn a (A I . .Q). carbud e b o re (B 4C),. nihUfO l d e b er e ( 8N ) ., e ar bu re d e il ic io ( Si C) , n it ru ro d e si li cic ( Si - _ 1 carburoU l im a ( T IC ) y v a ri e s t ip o s de iOOol [91. V a n os , d e e st es m a re ri a le s s e encuemran todavia. ene ta pa d e desarrollo como matrices, para los CMC' L o s r na te ri al es d e libra e n CMC i nc lu ye n al cbOO.D" carburo de silicie y ahlrnina,

L a, f as e d e r efu era o e n l a recnologfu c or ri en te d e l os CMe consis'ten en I ) f j ,b r as ,certas , .pac id a s a . io s b ig o te s d e gato (w,hisk,f.r.fl . 0 2) fibrdlS larg,as. L os p'liduCIQS de l a pr ime r s catlegotiah an fabri c ado lexitosament,e con m et od o s d e procesamiBnto po r p a n : f c u l , a s ( c api tLdo 19 ) , las fibmcorte se uatan co mo una form a de polv o en e tos ma te ri a le s, A unq ue ha y veruajas len e l d e sempe fi o .a l u t il iz a r f ib r as l a rg a s c emo r ef u er zo e n l o s c ompue st es d ema t ri z o e ni n dc a . el d e sa r ro l lo


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234 c.apitulo 11 I Materiales compue 10

F ' I, C UR :A ~ 1 . 11 fO l 'O ! ;ra f fa can mh:roscoplo el.e'ctr6nico a m uy a 1 ! t ~ maGni~cacion ) OOO X) mo~randola superfide ' ftacturada de un Icerimh:o de AI 30 ] c cm b i go t~no s de 51~Cq u e ! Ie u s a c omo ~'H~rr,amienlade cone (corresia de Gruinml leafCorporat ion) .re cn ica s e coA6mic as de procesamiento pari e s te s ma t er i a le s ha s id e d if ic :i t U n a a p U c l c . ; l a n corner-c ia l : pmm is or iJ _ d e l os , CMC e st ae n L _ ' h e rr am ie nt as i de c o rte de me ta l es c omo u n c om p_ ti da r d e 10 _c,arburos cementados, E n l a fi gu va 1 .1 .1 1 s e Hustra un ejemplo[. EI mater ia l d e h e rr am i en ta s c om -p u es ta s t ie n e bigetillos d e S iC e o u n. a m atr iz de A l i O ]- O t ra s a . p l i c I C i o l l e s , p(nenci;~es ion : S L lresis ..t ea ei a a ~empe.rar:uDlS elevadas y e ntern os q ue o n quimicamen~e cerro iVDS para DU D I marer ia les.

1 1 1 ~4 COMPU ES TOS D E [MA TR ~Z IPOL[ IMER~ICA,U n c o m p t~ e ~ t" d e m a tr iz d e pDUm[e,~ ( ) ( ICMlP ,Q P MC e n, ing~es) consiste ' em u , na f as e p ri ma ri a d epoHmero [ en l a c ua l es 1 8m b - bida una fa' e slecundaria a base d e fibras, partfculas U Boj lle ias. Estescompu .es t os son } , r J S d e m a yo r i m po rt an ci a. c om e rd a l de ' l as t re s c la se s de ' compuestos ,inretico"In:du.yen la mayoria de las c omp ue st os p ar a moldeo de . p I; i s' t~ , c os~ ] hu le reforzade con n eg r ol I d ehumoj los pelimeres reforzados con fibras. (f'RP)~Del os tres, estes ultimos se asceian mas s-[I:reChamenle Icon , e l t enn i no com,pues t'o . .Si se menciona *'materiaJ comp,ues '~ol a u c ; in genie ro d e d i-sef io , es t es son usua imente lo s p r ime re s q u e r e cu e rd s . .

11 .4 ., 'Un poUmero , r~J 'or .zQd'tJcon f i bFa es I i J l . D ma te ri a l c omp ue st o q u .e c on si sr e e n 1 J" fU am a tr iz d e p oh m er oi nc er pe ra d a c on t ib ra s d e ' al ta r e i st en ci a, L o s, poUm,ero' c I-on gener:alment,_ r er mo fi je s ( TF ) p U i st i-[C'DS c om o to s poUe,steres 0 l e p o x i c C l I [ i ns atu ta do . l a r na rr iz puede s e r d e p o li 'm e ro s tennaphi.sd'i:os(TP)I ' tales eomo ny'l:on ,pol ia rnidas); poHcarbonf!~tJ~po1ieslirerl.O.~ cloruro de ' po livinilo , Ademas , elrefuerzc con f ib ra s p u ed e u sa rs e a n l. pU amen [e e n l os p ro d nc to s d e h u le c om o l la nt as o bandas, [nIDS"ponadoras.L a s, f ib ra s e n Ll l [1CMPpueden s er d e \I a n as fonnas: , d is .ccmtinuas (c [Ol1adu}~ condnuas 0' m.s-l Ia s. L o s p r inc i :p a l es m .3 ter i al e s f i bTOsDS s'on el v i dr io , e l carbonol Y e~ K ev la r 4 9" . Fibras menosc omu ne s i ne tU l re n b ow , carbu[1o de: silicio. a lumina ":I a ce ro . E l v id ri o (- en p a ni cu ll ar 1 v i d ri [ o-E ) . .se l m ; at er ia l f ib nl SO mm ;, e omOn e n m as p ol im [ ef os a c tu a le ' r ef or za d o, s. c on " ib ra ~ 5U J usc c'Qmor -efuerM: zo d e p la s ti co s, d a ta d e 1 [9 _ .0 .E l l e on ino l compllesto m l , Q . ' I 1 z a d o s se u a w gnna.s \feces en tone i6n con hJS polfmer,osr e f o r z a Q ( H ; ('on. fibm PRF ( F R P en ingles), desUT loU:ados desde ]1 d 6 ca J da d e lo s ' s e s , e n t a " ulUil1D

Section 11.41 Compuesilos de matrl .z ponmir icaf i ~ _ r~ , de l '1~ f ue rzo de boro, carbona 0 Kevlar [ 1 1 ] 1 . La s r esmas e p6 x ic a .s . s on m er rl ce s c om uap ohm er e. E s to s _complJenos generalmente r ienen a l to eont en ido d e t i ,b r as ( ma s d el 50 % en~en ) y poseen a l ta resi stencla y m6du l o deelas,ticidad~ Cuande 'e co.mbman do 0 mas mstef ib ro se s e n 00 F RP , s e l la ma COm; "U , l?s to hlbr i .Jo L a s vpn - t a J - O i ! 1 ' i O !u e e c i ta n pa-' l os h !'i L ido_ _ . " r _ . . . , fl .. ~ u. 'u~. ~ . . ! . .. o I I! I 1l I 6 I. , . . . ,U I [ .. lu n ,o .s~os.~ _ ~ on .~ : D cu )n ~ le s ~ a V ~ ~ I~ d ~ s , incluyen, r~~dst:enC]_Qbalanceada, rigidez, tenaeidad rnejcre , lnenCI!. alwpactD y pe .Q redueido I [ . t 0]. EJemplos de lo s compuestos avanzados e hfbridoslas ap licadi:ones a e r o ~ I p : a , c ja l e s .

. c _L~ .~o r nu l~ma samp} j a. de u t i li z a e idn pa r a ] O S , fR P es una esmu:_tura l aminar don de s e a ps e p eg an p eq ue na s c ap as d e 'O bm y p ol fm er e h as ta q ue s e o bt ie ne e l e sp es or d es ea do , A i v aro ri en ta .c i6 n d e l as f ib ra s e nt re l a s c a pa s aj1tem,ativlS, se legran propiedades cion u n e i er teespe~(fico de ~ni [ o t r o p f a . E s ' t e ' m e r t i o d o se ~I, para. f o r m a m - partes delg:adas como a J . a s [ de ~ v isecciones de l f u sel a j e , t ab le ro s p a ra aa tomovi les y camienes, lsi como ICasCO, para botes,

P r [ D p i e d ! a . d e ~ umeresas car lc~er i sdc:1S atrachvas dist in~guetl ,I lo s plaslicos, reforzco n fi~raJ c om o m at er ia le s d e i ng en ie rfa . L as 'm as no ta b le s son 1) an a rel d , o n , de resisten ' [peso, 2) 1 altas relaciones d e m o du lo al peso y 3 ,) b aj u g ra ved ad e s ec ffic a, U n F R P [rp ie oc~and? mllcb


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C,apnulo 11 I MatE!f'iaies compUiesto5cion d e I I, f ib ra , C om e s e m en cl en o a nt es . l os v al er es s on sigruncati,v,amente menor es c u an d o ser ni de n e n u na d i re cc ie n d . if e re n t e~

Alp lUcadonles Durante las tres Ul t ima s d6cidaS se h a s o st en i d o u n c re ei mi en te e n 11 ap l l . . .c ac io n d e l os p oU : m er os r ef or za d es c on f ib ra e n p ro d uc to s q ue r eq u ie re n I d ta , re si st en cl a y ba]op e so , c o n :frecoencia como s u st im t o s p a ra l o s metales., La indus,'lria a"erospadal ! es un o de los m asgrandes, u . s u a n l o s de los compuestos a,vanzadros. L os , d i s e f i , a d o , f e , S s e e s fu e rz a n c c nr in u amen te enr e da c ir l o s; pesos de ID S avio,nes para increm@DUtr su eficieneia de cQ,mbust ibl ,e , , / u capa,ci idad dec a r, ia ~ U n o d e l o s d e s ar ro l lo s pioDe:ro~ fu e e l u s a d e l a r es in a ,ep6xica reforzada co'n fibras d e b or op,am el ma te r ia l d e revestimieeto s up er fi ci al e n l os e s ta bi l iz ad o re s h o ri zo n ta le s e n e i,m : v i6 nde c om . . .'ba le F..[ .4 , . a f iD a~ ts de la d ec ad a d e :los sesenta, La I'plicaeion, de h J I $ 1 compuesrosavanzados en Iaa v i at i on mi l jl l a ry tam'bien. com:srcbll se ba i ncmm'en t aa o COD'tinuwnent,e desde entonces , La ma yo . .da de! peso"estructura l de lo s ae rop lanes actuates y d e l os h eH c6 pte ro s c on si st e e n F R P~ L a f ig u -'ra J l .l l i de nt if ic a ] as ,compuestos en el B o ei ng 7 5 7'.L a i ln d us ui a a ut em o tr iz e s orro usuar io impDnante de ~ClSFR P . La aplicacidn ma s obvia deestes mrderial:e's se n l os : [ a,b ,~e rosde I I . c ' m o c l c r i a , p am e a rr os ": I c ab in as d e camiones, Ejemplosnotables Stonel CorveUe de 'ta Ch ev r ol et , q u e po r decadas se ha t fabr icado con carrecerias de F R Py e l P rm 't ia c F i er o d e 1 9 85 . c uy a p : r o d u c c i o D foe m . a s b ie n c or ta , A p ll ca ci on es m e no s a pa re nt es s oncienas p an es d el c h as is y del motor, L a s , a p li c aeiones, a a tome tr ic e s d i fi e re n de las aerospacialese n d es p uu to s signi.'ficativos,. Primero, los requer lmienres de, Ie~aci6n r e : s i s t e D C : i a , a lpese son menose x ig e nt es q u e p a ra h ) s 2 ! vi on e, s, _L a s , a p [ i c ; ; ~ n : i o n e s . pur,a carros y camionespueden US,II :pt,isticcsr ef o rz a do s c o n, f i br a d e v i d ri o I C t ' J i . n , ' e n c i o n a l ~ e n l u g ar d e c ,ompu e s[ o s a v aa z ad o s. Segundo l a s c a n-' ti da de s d e p ro d uc ci 6n s on m u eh o m a s ,lItIS en Ia s a p l i r c a c i o n e - s auromotrices, l e s t - i t S reqnieren m e 1 l 1 o . .,dos de mbricacion maseeonemicos. HIusncontinue de las lWninas. d e a . e~D 'de bajo carbone enlo s Id,~oml6v iJes ,frenre a m a s , ven'El j, ls, de to's FRPI es Ulla, ev i denei a de l a ,p r cl l :' e sa b~Udad y ' b a jo cos ted e l a e er e,

F 'iG U R A ~ 1 .1 2 M a '[ er i, a[ es' [am pues[Os, de UJ n Bo etrrg1S7 I :cortes[a,de B ' o e ' l l n g Comm,ercialA , ir p la n e G ro up t

F t' GU R A 1 1~1 3 R u ed a d e bicidera de compuesto ullr~a I i ge r o d e DUPQIil" t,rnucho mas H'-era y de 'ma s , e f i c i e l n , C : ! f a a,e.rodln'~mi"t.a q W : e L u na , ueda OJ1rayo , (foto c:ort~ra de E .. I. DiJf'ol'it de NemO'LIr5' ,ind Company . Inc."Fiber s-Composi tes Otvh;ion '.

~: s F R P h a n s i de a d op u ui o ' arnpl iamente p a ra e q ui p o deportivo y r ec r ea e ie n al , L a s , pco s reforzadios 'con f ib ra d e 'V~drio se b an usado I p a r a : CBS'COS, de embarceelones deportlvas1940. La cwa de pescar fue CItra de las prirneras aplicaciones, A_undm,ene, . ]05, P R P s e e rnen amp li a , var iedad d e p ro d ue to s d e po ni v os , i nc l uy e nd o r aq u et as d e t en is , p a l o de g o l ! . . c .cof u tbo l , a r eos y f l echa s , e squl es y ruedas de b i ci c le ta ( fi g u ra 1 1 .1 3 ). ,

Adema s de ' l o s FR P otros compuesms len mat r iz de pcH'mero con ti enen pa r tf eu la s , ho j ue l as yc or ta s, L o s i ng J ed i en te s d e la f as e s e cu n d ar i a s e l l am a n relleno c ua nd o s e u s an e n c o m p U e , ' J I O Sr no ld e e d e p o ll m er os ( se cc i, on 1 0. .1 .5 ) . LO s , re l le no s s e d i vi d eD . e n d o s CtUiegorias: I).refuen:olextensores, Los, tffien'03 de ,refile,rlO si rven para forralecer 0 mejorar d e al gu na m an erpl'Qpieldade m c in i, ca s d e l p ol fm e ro , Ejemp1lo, cemunes i n c 1 u y e n . el aserrfa, 1 3 1 m i ca p u l v e ri zla s am i no r e si n as fen6Hc3.s p ara i nc re me nta r l a r e i st en ci a 1 3.resisrencia a la abrasion y l a el id ad d im en si on al , a sf c om o, e l n eg ro d e h om o, e n, el huic :: 'PaJ"I ,aumentar la resistencia al esmiento y ; a ] , d es g as te , L o s essensores s i m : p l , e m , e n t , e mcrementan e l v o l umen y r ed a ce n e l c os t'Unidad de p es o d el polim'ero perc tienen poco 0' ningun efe,c'to en . las, prepiedade m'c i_n ic a s.e xt en so re s e p u ed e n f o rmu l ar p a ra m.ejorar la s caraeterfsticas de nJloldeo de 1 : 2 1 8 , resinas,

La s ' C S P U 1 1 ' : 1 1 S de po l fmero (seccidn 15.12) 510ncompuestes enlo q ue s e i ne or po ra n b urd e g as at l a m att iz d e p ol lm er e .. L a e sp um a d e estireno y de ' p o u ' I l . re [ , m l b so n h J S e je m pl oscomune s. L31 lComb ina , d6n de 1 .8 d em si d ad d e l gas, mu y cercana a le ero , Y 1 .1 relanvamente baIa m,atriz haee q ue e st es m a te ri al es s ea n ,extrem,ad.amente l ig ero s, L a m ez cl a d e g as r am bi enporciona baja c o ndu c ti v id a d t erm ie a p a ra aplicacione ,enque se r eq u ie r e a i sl am ie n te t erm ic e

11~,5 G UIA PA RA E L P,R OC ES AM I,E NTO 'D IE LO S MATER~A ,L ES COM ,PU IE STOSSe da f or ma a 105 ma!rer iaJescom puestos atraves d e d i v er sa s recnologfas de proc:'esamieluo. Lar as e s e f ab ri c. a. n p o r s ep ar ad o a nt es d e c om b ia ar se y formar Ia p ie za fi na l. L as fa se s d e 1 1 mSi t : p r ceesan genera lmen t e con tscno tcg : tu d e se ri ta s e n 'l(JS caprwlos 71 '9 Y 1 01 refereetes at 'meccramiICO '$ y pcl fmeros.


10/10

23,8L o s m emd o ~ de p r oc e sam i en t e p a ra 11 f as e i ne nr po ra d a d ep en d en d e s u f or ma g e om e tr ie s.

L a p ro d u cc i on de f ib ra s s e d es cr ib e e n 11 secc~6n1 4 .2 . 3 p a ra v i d ri o , y en I,I, ci'on 1 5 .~ p a rapolfm 'fOS. L e s m e to d os d ! ep ro d uc ci on d e f ib re s p ar a c ar bo ne , b er o y c t ro s ma t e ri a l es 5'! : resumeen la ta:l:I ]a1 1 .1 . L ' I produccion de p el ve s p ar a meta les S0 d es cr ib e e n 1 ; secc ien ] .8 .~ Y para lo s( : e r a _ m j I C ' O S ,en la se cc io n 1 9. l .

L asr cnieas d e procesamiento p a ra fab ri c ar com'PQnen~e5 lVIJ idC y CMC so n ' imi tales a l asI q u e se u s anpa r a me t a le s pu l ve r iz a d os y ceramicos (capituLors,i8 y 19). T ra ta m os e l procesamientod e l os c er me ts 'especfficam nte en h i sece ion r 9 . 3.

L o s p ro ce so s d e m ol de o s e e je eu ta n c o m d n m e E U t e ' con ~osCMP. e n a mb os t ip os , d e p ar tf cu lay d e fi bra . L os p ro ee so s d e m ol deo p ara estes C ' D ' m p u , e '[eli -on, 1 0 mism o que se usan en 1 . 0 , _poirmero5 (capfudol 1 .3 ) .E n e l c 3 p ir ul o 1 7 se deser iben 0[[.0, pr cesos m as especia l izedos pant com-p u es to c o n r na rr iz d e p o il m e' fo " y en par t icU~2lrp o lfm er os r ef or za d os c o n f ib ra , Mu cn o .s c ompu es to sbrminidos y e st ru em ra s d e p en al se ensambhu~ med:i an: re u n l , o n co n adhesivos ( s e - e c i o n 30.3).

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Itl.U.l.1 1 . . 3 .11.4 .1 1 , . 5 .11.0.n . 7 . ,11.8.1] .9 .

11.' [0.1 1 . 1 1 -11.~2.nJ3.ILl4~

~Qul! !S, un m a , r , e f ' i, a i c o m p q , e l l l o ?']dsntlfique a lg u J1 u d e' 1a s praptedaees , c nr n ct e ri s bc a s d e te,s m : l t e r i r u e s , compue.sms,.,Qu~ ' s : i g n i f i ' c 3 , re ~ ~'ern.lino Q ~ i s , ( J r r : d p ' i , c o ? ',Como se distinguen kI CO.mpUS10 trad_icionaIes de los C'Om,pues~o~sinti.ticos?e nci one l a s, . u 'e s c a ' O O ' g o ' n a s d l o s m a t e r i, a le - 'tOmpueslos

, i . C Y 'les 5 c n m I l l S, f ou na s c ,o m uo e d e ]3 , Iw e delemma en 105, f l1 l le r iB J e s c a m p U ' e8 ' lO S ' ?6 ,Q U ' C e s u n , " , t t l sktr'?~Cuale:s, ;00 l as d o s " on na de e sU 'Uc tu ra a ndw icb entre las es1l'Uc 'wras de lC'ompues~os i a m i n a r e - s ? 7describB brevem-ent , e ad a u n a .D~alluno,se jemplos de _p~oduclos comerdules. q l l l e .sone s ,t n u :: m f a s . la m j o H e s , , c Q ' O \ l l u e s t a s ", C u .a le s : sc m l o s t re s f a ' c ' t Q r - e qu e d e ' t e n n i n n n g e n e r a l l ' J 1 e . 1 n e l a s , p r op ,j ~ dad es , d. eu n material compueslo?'lOue 1-'$ Ia: re,-If l de las me_cia ! .l .Q u e e s un"cermet?,&Qui crISe de com:puestos 9OIl, [ 'Oscarburos c e m e n : m d o s ? ', L C ui te s s - on I l g u n , i I S d eb il ld ad es d e l os c mm ic o5 q ue d eb e- n c O' lT es ir se e n l os r co mp ue st os d e m at rl zceramics r e to r zado s , e o n libra.?

Cus s t i, o na ri o d e ' ope on ml1 l t ip [e1] .15 . ~C, "UUes ei , materi~ ' m 6 s I C o , m u f ' l d fibta en los pl, !slwc:osreforzadios co n f ib r a .?n .16. i .Que s ; i :g n i f i cl r e ] ' t t e rm i f i O c o m p , u e s , ~ o s lvwuados?'11.17. ~Qui e sun Qompu.e! i~olub:ndo?1 ] . 18 . I d en li fi Qm : a lg u na s pm, pi ed a de s importantes de. mater i aJ" compueskr , de pla1st ico! i , reforzadfibras,11.] 9. ~lenc ione aJlunas, a p [ i C : C i t i l o n e s importanCe de los FRP.1L20. i .Que s ; i ~ n t f i c a el (ennina tnl~rfWie en el c:on~eX~lJ- e 10 materiale:s I c o ' m p u e S , E Q S ?

CUESTIONAR~OI ID'E ' OPC ION MUl l Til iPLE

H. t

~..:..' 11 11 ~ ,Il,IIl.J.

11.4 .], m .5.n . e ,B.7.1m .8.

1 1 . 9 ' .UJ,Q,ILl!.

H a') , u n tQ ta l d . 2 2 r es p ue S I c o rr ec ta s en e~ i , l u w e l f i . t e eue [ m o n a r i ' D . La , califh:aci6n porcenruprucba debe b as ar se e n d i eh o total,i .C ~ ~ d e l as s ~ ig u i' en t~ s op.el 'ones defm,e al ~imt inD ani O ' r r 6 P ' l c o 7 81 ml.'~riaIe.s, eompu ~SJro cupo ~c u5nc ons rs r e ' e l l m a s d e dos mate -r im,c 's . b) prcpiedade qu s on i _u aJ s em cualquie:r dc ~ p r np ie da de s q u e v a ri an d ep en dl en do d e I a d.irecciOnen la eual se miden" d) resisteru:ia I I J J op i ed ad e s c omo una fLuil;~Onde la h:mperntuta, d e e u rs d o ,L a E as e d e r ef ue rz e e ' l a m ,a tr lz d en tr o de l a e ua l se incorpora laegunda f ue : a ) e i er tQ . 0 b ) fi, (u iU d el ,a s . .g u i e f u e formas 1 ~ 'C ' l r l OO c t r i c a : s d e r e u er zo o ft e( ;, e el :maylor p{1 '~enc iaJ pa ra e l m e. jt o d e ] l r e s i ~ ' f i : n C ~ R y rigidez en , l os mste r i a les C ' o m p u e ' S t o s ; r e s u . h w u s , ? iU f i o r , ! ! S , . b) t u ; ; j u r a l a s , . t)las" d) fase " n f m t l t n u : l a .i.,En ,ctui~de los i ,glJienle t lp os d e malenaJes e m.c[uiri~ 11llm~dera.. a) CM C. b lVDdC. 0 'e ) ,leU,'), de l os s ig u ie nl es m a re ri ai e: s f ie u sa e em e f ib ra . e n 101 p.l!stico reforzados c on ' fi bm1 : (1 - oalumirJ.io~,b) h o w ,. c ) ,catboRaJg taf i ,~o~d) ' e p 6 1 ic D ~ , ' c ) Kevlar 4'9 , n v i dl io - S , g ) poli~ster [ n ~ a . t l l l 1i ual de 10 iguierue, metales se usa ' m a s c 'o m u n m e n - r e como matriz. 'en hI S CMM refofZlldasconaJI ,~utt l inio.b) cCi ,b re~c)hicn'Ot d) magnes~D, ! Ie )D a m o , , , n z inc ., i ,C u u i] d e l o s s ig u i en t es m~U l fe s , s e u se ceme matr i : zme[; i ]~ t :! l , len c a si t od o s 105 ca:rborru: eern\ VC ? I l } a lu m le .i oI ' b )c ro m () 'I ' c ) cobl 'Ho , d ) pl,om,o. ,e) nlquel, f) tungstenn, g) c-arbum de ' IDngste,~Cua:lde las s i guwentes debil i d :ades! d i e los ceramices 51 : s , upe ran e e n e ~d _ i: s enod e un , compue s to d_enimica? (PUIede haber : m a s de u n a r e puesta, ~ I r e si s ten ei a ' ,a .a eompresien, b) dureza ' C ) I ducali,en l[i!:l d l m , 6d uJ. ;: l ;d e e~as r ic : id adi ~ ) r es is t enc ie a la tensldn n renaeidad.,i.Cu~ilde l O r > s i g t ! . l e n ' N ~ ! ' S , ip05 de p oUm 'e f io s . s e u sa n mis eormlnrnente como c o m p u e s t o s de mpo J fme r os? a ) e Ja s: ~dme Jos . b t i~ rmoplis ,tk 'o. !S . C ' l ermofi jo5 . .i,[ual d e l o s .siguiel1:le~n:s' e I 1 f . n a m e _ r i ~d~ .refuenomus comun en . los F R P ' ? a) AlzO)" b}b()[o'~c) Cd) ,cobal ' to , Ie) ,gfrati'to, f) Kevlar 4,9.g,)' SiO JIden~ifiquecu~I de los sigui:eJ'l te's,m at,enale's son compueS'tos: a) em-burn cememado b) com~en61icopita moldeo. c) m a de ra e nm e ch a pB d a d) cemenIO poru,and. e) hllie n nanm,s 3u ltom' f ) , madera, I) ) acero H)20. -

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