Propiedades de los materiales compuestos (selección de material)

Los materiales compuestos se refieren a un tipo de material sólido fabricado combinando dos o más materiales diferentes con propiedades distintas a través de un método de procesamiento específico. Los materiales compuestos pueden mejorar o superar las desventajas de un solo material, utilizar plenamente sus ventajas y lograr propiedades y funciones que son difíciles de obtener a partir de un solo material. Hay muchos tipos de materiales compuestos, que se pueden clasificar en función del tipo y la forma de la Fase de Refuerzo, como compuestos reforzados con partículas, compuestos laminados y compuestos reforzados con fibra. Según el rendimiento, se pueden dividir en compuestos estructurales y compuestos funcionales. Los compuestos estructurales se utilizan para fabricar componentes estructurales y se han desarrollado varios tipos. Entre ellos, los compuestos reforzados con fibra son los más utilizados y de rápido desarrollo. Los compuestos funcionales se refieren a materiales compuestos que tienen ciertas funciones o efectos físicos.

(1) alta fuerza específica y módulo específico

Los compuestos reforzados con fibra tienen la mayor resistencia específica y el módulo específico entre todos los materiales sólidos. Por ejemplo, la resistencia específica de los compuestos de resina epoxi reforzada con fibra de carbono es ocho veces mayor que la del acero. Por lo tanto, son particularmente adecuados para fabricar componentes de alta velocidad que requieren resistencia y rigidez ligeras pero altas.

(2) buena resistencia a la fatiga

La interfaz entre la matriz y las fibras de refuerzo en materiales compuestos previene eficazmente la propagación de grietas por fatiga. Además, la acción de división de las fibras en la matriz hace que la propagación de grietas siga un camino más tortuoso, lo que aumenta la resistencia a la fatiga del material.

(3) excelente rendimiento de amortiguación de vibración

La frecuencia natural de los componentes estructurales no solo está relacionada con la masa y la forma de la estructura, sino también es proporcional a la raíz cuadrada del módulo específico del material. Dado que los compuestos reforzados con fibra tienen un módulo específico alto, su frecuencia natural es alta, lo que ayuda a evitar la resonancia en condiciones de trabajo.

(4) buen rendimiento de alta temperatura

La mayoría de las fibras de refuerzo retienen una alta resistencia a temperaturas elevadas. Cuando se utilizan para reforzar metales y resinas, pueden mejorar significativamente su rendimiento a altas temperaturas. Por ejemplo, el módulo elástico de la aleación de aluminio cae significativamente a 400 ° C, y su resistencia también disminuye. Sin embargo, después de ser reforzado con fibra de carbono, el módulo elástico puede permanecer prácticamente inalterado a esta temperatura.

Además de las propiedades anteriores, los materiales compuestos también exhiben una buena fricción baja, resistencia a la corrosión y procesabilidad. Sin embargo, tienen algunos inconvenientes, como anisotropía, menor resistencia a la tracción transversal, baja resistencia al cizallamiento interlaminar, baja elongación, baja tenacidad al impacto y altos costos, que limitan sus aplicaciones actuales. A pesar de estos inconvenientes, los materiales compuestos son una clase nueva y única de materiales de ingeniería, que ofrecen amplias perspectivas de desarrollo.