1. Materiales compuestos
● ¿Qué es un material compuesto?
● ¿Que propiedades tiene?
● ¿Cómo se producen?
● ¿Dónde se utilizan?

2. Materiales compuestos
● La mayoría de las tecnologías modernas requieren
materiales con una combinación inusual de propiedades
que no se pueden conseguir con los metales, cerámicas y
polimeros convencionales
¿Qué tecnologías? ¿por qué?
● Aplicaciones espaciales
● Subacuaticas
● Transportes

3. ¿En que áreas y por qué?
● Aeronauticos:
materiales de baja densidad, resistentes, rígidos y
resistentes al impacto
¿Cuales son los problemas de los materiales
tradicionales?
● Resitentes pero densos
● Myor rigidez y resistencia menor resistencia
al impacto
Estas problemas se están resolviendo a partir de la combinación
de diversos materiales, combinando sus propiedades mecanicas

4. ¿Qué es un material compuesto?
● Es un material multifase que conserva una proporción
significativa de las propiedades de las fases
constituyentes de maner que presenta la mejor
combinación posible.
Principio de acción combinada

5. Materiales compuestos naturales
● Madera: Fibras de
celulosa flexibles
embebidas en un material
rígido llamado lignina.
● Hueso: Formado por
colágeno, una proteina
resistente pero blanda, y
por apatito, un mineral
fragil.

6. ¿Cómo se componen los materiales compuestos?
● Un material compuesto es un material multifase obtenido
artificialmente
● La mayor parte de los materiales compuestos están
fomrados por dos fases
1--fase matriz: Contínua y rode a la otra fase
2—fase dispersa
● Las propiedades de los compuestos son función de las
fases constituyentes

7. ¿como se compone un material compuesto simple?
● La matriz sirve como
sustancia de
aglutinamiento
● La fase dispersa o
material de refuerzo
Las propoiedades del material compuesto dependen de las propiedades de
las fases que lo conforman, sus cantidades relativas y la geometría de la
fase dispersa

8. ¿Cómo los clasificamos?
● Compuestos
reforzados con
partículas
● Compuestos
reforzados con
fibras
● Compuestos
estructurales
Una manera es dividirlos en tres grupos
Partículas grandes
Consolidado por
dispersión
Continuas alineadas
Discontinuas cortas
Laminares
Paneles Sandwich
Alineadas
Orientadas al azar

9. Materiales compuestos reforzados con partículas
Los materiales compuestos reforzados con partículas se subdividen en reforzados con
particulas grandes y consolidados por dispersión
● Grande: indica que las interacciones
matriz-partículas no se pueden
describir a nivel atómico o
molecular
– Mediante Mecánica continua
– Fase dispersa dura
– La matriz transfiere parte del
esfuerzo a las partículas
– Grado de reforzamiento
depende de la fuerza de
cohesión entre matriz y
partículas
● Las partículas tienen diametros entre 10—
100nm
● Interacción matriz partículas a nivel atómico o
molecular
● Las partículas impiden el desplazamiento de
dislocaciones
– Restringen la deformación plastica
– Restringe la deformación plástica—
aumenta el límite elástico,
resitencia a la tracción y dureza.

10. Materiales compuestos con partículas grandes
Un material compuesto por partículas grandes
es el hormigón formado por:
● Cemento (Matriz)
●Arena o graa (partículas)
Función y característica de partículas:
Pueden tener variedad de geometrías pero
con aproximadamente el mismo tamaño o
dimensiones (“Equiaxiales”) (¿Por qué?)
Reforzamiento mas efectivo con menor
tamaño de partículas
MÓDULO ELÁSTICO
E y V representan el
módulo elástico y la
fracción de volumen
Ej: partículas de
tungsteno y matriz de
cobre
Máximo
Mínimo

11. Otros ejemplos
● Cermets: metal-cerámica, el cermet mas comun es
el carburo cementado, constituido por partículas
extremadamente duras de carburo refractario
cerámicos (carburo de tungsteno –WC-- o de
titanio –TiC) embebidos en una matríz metalica de
cobalto o niquel
Aplicación
● Herramientas de corte para aceros endurecidos.
● Las partículas de carbono aportan el efecto cortante
a la superficie (pero son frágiles)
● La tenacidad es obtenida con la matríz metálica dura
(aisla y previene la propagación de grietas entre
partículas)
Fotomicrografía de un
carburo cementado WC-Co

12. Cauchos reforzado
Micrografía electronica mostrando:
● partículas de negro de humo
esféricas que actúan reforzando el
caucho sintético de un neumático.
●Rparticulas~[20-50]nm
●Burbujas de aire

13. Hormigón
● Material compuesto con partículas grandes: fases matriz
y dispersa cerámicas
● Hay dos tipos de hormigon:
--Constituido por particulas de grava y arena unidas
mediante:
1.Cemento portland (construcción de edificios)
2.Asfalto (se utiliza para pavimento)

14. Hormigón de cemento portland
● Ingredientes: un agregado fino (arena), un agregado
grueso (grava) y agua son los
● Partículas: material relleno para disminuir costo. Estas
deben ocupar entre el 60-80% del volumen. Las
partículas finas ocupan los espacios vacios entre las
partículas de grava
● Agua: la deficiencia produce una unión incompleta y el
exceso favorece la porosidad---Resistencia final inferior.

15. ¿Que desventajas tiene le cemento portland?
● Relativamente poco resistente y extremadamente frágil
– Resistencia a la tracción 10-15 veces menor que a la
compresión
● Grandes estructuras de este material pueden sufrir
importantes dilataciones y contracciones térmicas
● El agua puede penetrar a través de los poros produciendo
grietas (fluctuación térmica)
● ¿Cómo se soluciona?-- Mediante reforzamiento
(armadura) y/o aditivos

16. Hormigón armado
● Aumento de resistencia a traves de incorporación de:
tubos, barras, alambres o malla de acero
– El material de refuerzo mas común es el acero ya que su
coeficiente de dilatación es semejante y es resistente a
la corrosión dentro del hormigón.
– Se aplican reforzamiento mediante la técnicas que
introudcen esfuerzos de compresión residual para
aumentar la resistencia del hormigón (hormigón
pretensado) –mas resistentes a la compresión que a la
tracción- Se utiliza para puentes y carreteras-

18. Materiales compuestos consolidados por dispersión
● Se aumenta la resistencia y dureza de los metales (y
aleaciones) mediante dispersión uniforme de finas
partículas de material muy duro
– El aumento de resistencia transcurre mediante las
interacciones entre partícula y dislocaciones que
circulan por la matriz
– A diferencia del endurecimiento por precipitación, se
mantiene a altas temperaturas (material no reactivo)
● Ej: La resistencia a elevadas temperaturas de las aleaciones de niquel
aumentan con la adición de ~3% de toria (ThO2)

20. Materiales compuestos reforzados con fibras
● Elevada resistencia y rigidez a baja densidad
● Parametros:
– resistencia específica: relación entre la resistencia a la
tracción y el peso específico
– modulo específico: relación entre entre el módulo de
elasticidad y el peso específico
Se logran compuestos reforzados con fibras con resistencias y
módulos específicos elevados a partir de materiales de baja
densidad

21. clasificación
● Influecia de la longitud de
la fibra

22. Deformación por tracción
No hay transmisión de carga desde la matriz

23. Longitud crítica
● Existe una longitud de fibra crítica para aumentar la
resistencia y la rigidez del material compuesto
Diametro de la fibra
Resistencia a la tracción
Resistencia de la unión
matriz fibra
La longitud crítica de
algunas combinaciones de
matriz-fibra de vidrio y de
carbono es del orden d
1mm, equivalente a unas 20-
150 veces el diametro de la
fibra

24. l=lc
l>>lc
l>lc
Continuas y
alineadas
Discontinuas y
alineadas
Discontinuas y
al azar