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, en la que un material (polímero, metal o cerámico) por sí solo no nos puede brindar.
Composición.-
Los materiales compuestos están formados por dos partes claramente diferenciadas: la matriz, que sirve fundamentalmente de base de los otros materiales y los materiales reforzadores que serán, de otra clase de material, distinto de la matriz. Las matrices pueden ser de tres tipos diferentes: materiales compuestos de matriz plástica de matriz polimérica, materiales compuestos de matriz metálica y materiales compuestos de matriz cerámica. De este modo el aumento de características termo elásticas depende fundamentalmente del tipo de preparación usada, de las condiciones físicas, etc.
Propiedades.-
El material compuesto muestra un límite superior de propiedades mecánicas y físicas definido generalmente por la regla de las mezclas. Es posible sintetizar material compuestos con una combinación de propiedades específicas de la aleación (tenacidad, conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la temperatura, estabilidad ambiental, procesabilidad) con las propiedades específicas de los cerámicos re forzantes.
Las propiedades térmicas fundamentales a considerar en los CMM son el CET y la conductividad térmica (CT) Dependiendo de la fracción de volumen de refuerzo, su morfología y su distribución en la aleación base, se obtienen diferentes valores de ambas propiedades.
Las propiedades mecánicas que exhiben son consideradas superiores con respecto a los materiales que los componen de manera individual, como ya se ha señalado anteriormente. Dicho aumento en propiedades, depende de la morfología, la fracción en volumen, el tamaño y la distribución del refuerzo en la aleación base.
Estructura.-
Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos, en todos se pueden distinguir las siguientes partes:
Agente reforzante: Es una fase de carácter discreto y su geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material.
Fase matriz o simplemente matriz: Tiene carácter continuo y es la responsable de las propiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos al agente re forzante. También lo protege y da cohesión al material.
Proceso de producción.-
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), 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.
La pulvimetalurgia 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.
Los pasos que se siguen cuando se emplea la pulvimetalurgia para obtener materiales compuestos con matriz de aluminios son los siguientes:
• Mezclado de los polvos
• Compactado
• Sinterizado
• Acabado del producto
En los métodos relacionados con la fundición deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
• Empleo de una capa de gas inerte
• Técnicas de des gaseado por inyección rotatoria Argón-SF6
• Evitar sobrecalentamientos (Formación de carburo de aluminio)
• Agitación para el mezclado del refuerzo con el aluminio fundido)
• Evitar turbulencias (se atrapa gas)
Ejemplos:
Plásticos reforzados con fibra.
Clasificados por el tipo de fibra:
• Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y hemicelulosa)
• Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP o
• Plástico reforzado de fibra de vidrio
Clasificados por la matriz:
• Termoplásticos reforzados por fibra larga.
• Termoplásticos tejidos de vidrio.
• Compuestos termo formados o termoestables.
Compuestos de matriz metálica o MMCs:
• Cermet (cerámica y metal).
• Fundición blanca.
• Metal duro (carburo en matriz metálica)
• Laminado metal-inter metal.
Compuestos de matriz cerámica:
• Hormigón/Concreto
• Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).
• Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)
• Adobe (barro y paja)
Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico
• Madreperla o nácar
• Concreto asfáltico
Madera mejorada
• Plywood
• Tableros de fibra orientada.
• Trex
• Weatherbest (fibra de madera reciclada en matriz de polietileno)
• Pycrete (serrín en matriz de hielo)
