Los materiales compuestos están formados por combinaciones de metales, cerámicos y polímeros para obtener propiedades superiores a los materiales individuales. Se clasifican por la fase matriz, ya sea metálica, cerámica o polimérica, y la fase de refuerzo comúnmente incluye fibras, partículas u hojuelas. El procesamiento involucra métodos para producir la fase matriz en estado sólido, líquido o gaseoso y combinarla con el refuerzo.

1. MIGUEL ANGEL CHARRIA OSPINA.
JUAN SEBASTIÁN VILLADA OSPINA.
BHRAYAN STEVEN DARAVIÑA.
MATERIALES
COMPUESTOS

2. Índice
• TECNOLOGÍA Y CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS
• COMPONENTES DE UN MATERIAL COMPUESTO
• FASE DE REFUERZO
• FASE DE REFUERZO INFILTRADA E INTERFASE
• PROPIEDADES DE LOS MATERIALES COMPUESTOS
• OTRAS ESTRUCTURAS DE LOS COMPUESTOS
• COMPUESTOS EN MATRIZ METÁLICA
• CERMETS
• COMPUESTO EN MATRIZ METÁLICA REFORZADO CON FIBRAS
• COMPUESTO EN MATRIZ CERÁMICA
• COMPUESTOS EN MATRIZ POLIMÉRICA
• OTROS COMPUESTOS EN MATRIZ DE POLÍMERO
• PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES COMPUESTOS.

3. TECNOLOGÍA Y CLASIFICACIÓN DE LOS
MATERIALES COMPUESTOS
• Un material
compuesto consta de
dos o mas fases
distintas.
• Los materiales
compuestos se
pueden clasificar en
varias formas.
• Tradicionales, y
compuestos
sintéticos.

5. COMPONENTES DE UN
MATERIAL COMPUESTO
• Un material
compuesto consiste
en dos fases: una
primaria y otra
secundaria (
refuerzo).
• La fase matriz puede
ser uno de los tres
materiales básicos:
polímeros, metálicos
o cerámicos.

6. COMPONENTES DE UN
MATERIAL COMPUESTO
• Compuestos en matriz metálica CMM .
• Compuestos en matriz cerámica (CMC).
• Compuestos en matriz de polímeros
(CMP, PMC) .
La clasificación se puede aplicar tanto a
los compuestos tradicionales como a los
sintéticos.

7. Fase de refuerzos
• Las fases mas comunes incorporadas
son: Fibras, partículas, y hojuelas.
• Las fibras: son filamentos de material de
refuerzo, generalmente de sección
transversal circular, aunque se usan
algunas formas alternativas
(tubular, rectangular, hexagonal)

8. Fase de refuerzos

9. Fase de refuerzos
• En los compuestos reforzados con fibras
se usan variedad de materiales fibrosos
entre ellos podemos encontrar:
metales, cerámicos, polímeros, carbono y
boro.

10. Fase de refuerzos
• tipos mas
importantes de
materiales para
fibras:
• Fibra de
vidrio, carbono, boro,
kevlar
49, cerámicos, metal.

11. Fase de refuerzos

12. Fase de refuerzos
• Partículas y hojuelas : la distribución de
partículas, en la matriz del compuesto es
aleatoria, y por lo tanto la resistencia, y otras
propiedades del material compuesto son
generalmente isotrópicas.
• Hojuelas: son partículas
bidimensionales, plaquetas pequeñas.
Ejemplos: la mica
• ( silicato de potasio y aluminio) y el talco
• ( Mg,Si4,O10,(OH)2 l) . Se usa como agente de
refuerzo de plásticos.

13. Fase de refuerzos :
Fase infiltrada, La interfase.

14. Propiedades de los materiales
compuestos
• En la selección de un material compuesto se
busca generalmente una combinación optima de
propiedades mas que una propiedad en particular.
• Las propiedades de un material compuesto se
determina por tres factores :
• 1) Los materiales usados como fase componentes
en el compuesto.
• 2) la forma geométrica de los componentes y la
estructura resultante del sistema compuesto.
• 3) la manera en la cual las fases interactúan entre
si.

15. Propiedades de los materiales
compuestos
• Regla de las mezclas:
• Mc = Mm + Mr.
• Donde:
• M= masa lb (kg), y los subíndices c, r, y m , indican el
compuesto, la matriz y las fases de
refuerzo, respectivamente.
• Vc = Vm + Vr + Vc
• Donde:
• V= volumen, pulg3 (cm3) , Vv = es el volumen de cualquier
vacio en el compuesto ejemplo: ( poros).
• Dc = Mc / Vc = Mm + Mr. / Vc ( 1 )
• ( La densidad del compuesto es la masa dividida por el
volumen).

16. Propiedades de los materiales
compuestos
• Como las sumas de la matriz y de la fase de
refuerzo son sus densidades respectivas
multiplicadas por sus volúmenes.
• Mm = Dm .Vm y Mr. = Dr. Vr
• Podemos sustituir esos términos en la ecuación (
1 ) y concluir que :
• Dc = Fm Dm + Fr Dr.
• Donde :
• Fm= Vm / Vc y Fr = Vr / Vc
• Son las fracciones volumétricas de la matriz y las
fases de refuerzo.

17. Propiedades de los materiales
compuestos
• Compuestos reforzados con fibras: la
determinación de las propiedades
mecánicas de los compuestos a partir de las
propiedades de sus constituyentes es
comúnmente mas laborioso.
• Ec = Fm.Em + Fr. Er
• Ec , Em y Er son módulos de elasticidad del
compuesto y de sus constituyentes,
lb/pulg2(MPa), Fm y Fr son fracciones en
volumen de la matriz y de la fase de refuerzo.
• Ec´= Em.Er / Fm.Er + Fr.Em

18. Propiedades de los materiales
compuestos

19. Propiedades de los materiales
compuestos

20. Otras estructuras de los
compuestos
• Estructura laminar compuesta: consiste
en dos o mas capas unidas para formar
una pieza integral.
• Estructura sándwich : se distingue como
un caso especial de estructura laminar
compuesta.

21. Otras estructuras de los
compuestos

22. Compuestos en matriz metálica

23. Compuestos en matriz metálica

24. Cermets
• Los Cermets pueden ser subdivididos en:
• Carburos cementados.
• Cermets basados en óxidos.
• Cermets de carburo de titanio.

25. Cermets
Carburos
cementados.
Cermets basados
en óxidos.

26. Cermets
• Cermets de carburo de titanio.

27. Compuesto de matriz metálica
reforzada con fibras

28. Compuesto de matriz cerámica
• CMC: consisten en una
fase de cerámica primaria
embebida con una
segunda fase.
• Los materiales
cerámicos que se usan
como matriz incluyen:
• alúmina, carburo y Nitruro
de boro, carb. Y nitr. De
boro y de silicio, carburo
de titanio.
• Fase de refuerzo: fibras
cortas, fibras largas

29. Compuesto de matriz polimérica

30. Compuesto de matriz polimérica
• Polímeros reforzados con fibras : las
fibras en los CPM, pueden ser varias formas:
• Discontinuas (cortadas), continuas o mallas.
• Principales materiales fibrosos:
• El vidrio, el carbono, y el kevlar 49.
• Fibras menos comunes: boro, carburo de
silicio, alúmina y aceros.

31. Compuesto de matriz polimérica
• Propiedades.
• Alta relación de resistencia al peso.
• Altas relaciones de modulo al peso.
• Baja gravedad especifica.

32. Compuesto de matriz polimérica
• Aplicaciones .
• Las industria aeroespacial.
• La industria automotriz.
•

33. Otros compuestos en matriz
polimérica
• Rellenos se dividen en:
• Refuerzos
• Extensores
• Las espumas de polímero:
• Espuma de estireno.
• Espuma de poliuretano.

34. Procesamiento de los materiales
compuestos
• Método de Producción de fibras :
• carbono, boro, y otros.
• Técnicas de procesamiento para fabricar
componentes MMC, CMC.
• Procesamiento de Cermets.

35. Conclusiones
1. Los materiales compuestos son aquellos que están formados por
combinaciones de metales, cerámicos y polímeros. Las propiedades que
se obtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materiales
que los forman por separado, lo que hace que su utilización cada vez sea
más imponente sobre todo en aquellas piezas en las que se necesitan
propiedades combinadas.
2. Las técnicas de producción para CMM se clasifican básicamente en
cuatro tipos según el estado de la matriz durante el proceso: en estado
líquido (fundición, infiltración), en estado sólido (pulvimetalurgía
(PM), sinterización, prensado en caliente), en estado semisólido
(compocasting) y en estado gaseoso (deposición de
vapor, atomización, electrodeposición), éste último de poca difusión, pero
bastante utilizado en la obtención de CMM para el sector electrónico.
3. La pulvimetalurgía es uno de los métodos más empleados para la
obtención de materiales compuestos con matriz de aluminios, entre los
pasos seguidos para la obtención de estos materiales se encuentran:
Mezclado de los polvos, Compactado, Sinterizado y Acabado del
producto.