Materiales Avanzados para Compuestos 135

Esta clase cubre las resinas termoplásticas y no poliméricas usadas para crear partes compuestas avanzadas, así como los materiales utilizados para crear refuerzos de fibras de alto rendimiento.

Class Details

Class Name:
Materiales Avanzados para Compuestos 135
Difficulty:
Beginner
Number of Lessons:
16
Additional Language:
English

Class Outline

  • Objetivos
  • Materiales para Compuestos Avanzados
  • Propiedades Mecánicas de Compuestos
  • Propiedades Térmicas, Propiedades Ambientales e Inflamabilidad de los Compuestos
  • Resinas Termoplásticas Avanzadas
  • Polieteretercetona
  • Sulfuro de Polifenileno
  • Compuestos de Matriz de Cerámica
  • Ventajas y Desventajas de Compuestos de la Matriz de Cerámica
  • Compuestos de la Matriz de Metal
  • Ventajas y Desventajas de Compuestos de la Matriz de Metal
  • Compuestos de Carbono-Carbono
  • Refuerzos de Fibra de Aramida
  • Fibras de Borón y Carburo de Silicona
  • Compuestos Avanzados y la Industria aeroespacial
  • Resumen

Objectives

  • Describir los materiales utilizados para crear compuestos avanzados.
  • Describir las propiedades mecánicas de los compuestos.
  • Distinguir entre las propiedades térmicas, propiedades ambientales y la inflamabilidad de los compuestos.
  • Describir las resinas termoplásticas avanzadas.
  • Describir las resinas termoplásticas avanzadas de polieteretercetona.
  • Describir las resinas termoplásticas avanzadas de sulfuro de polifenileno.
  • Describir los materiales utilizados para compuestos de matriz cerámica.
  • Enumerar las ventajas y desventajas de los compuestos de matrices cerámicas.
  • Describir los materiales utilizados para compuestos de matriz metálica.
  • Enumerar las ventajas y desventajas de los compuestos de matrices metálicas.
  • Describir los materiales compuestos de carbono.
  • Describir los refuerzos de fibra aramida para compuestos avanzados.
  • Distinguir entre los refuerzos de fibra de carburo de borón y silicona para componentes avanzados.
  • Distinguir cómo la industria aeroespacial, ha afectado el desarrollo de compuestos avanzados.

Job Roles

Certifications

Glossary

Vocabulary Term Definition
Ablación Erosión o vaporización del material por causas como abrasión y calor. Las partes fabricadas con compuestos de carbono-carbono son resistentes a la ablación.
Aleaciones Metales formados por una mezcla de dos o más elementos, uno de los cuales debe ser un metal. Las aleaciones se pueden usar para hacer compuestos de matrices de metal.
Aluminio Metal dúctil utilizado en compuestos de matrices de metal.
Ambiente de Plasma Ambiente de gas parcialmente ionizado. El ambiente de plasma es extremadamente disruptivo para los equipos eléctricos.
Ambiente Vacío Ambiente con densidad y presión muy baja, tal como el espacio exterior. En un vacío, el calor no se puede transferir por medio de la convección.
Aramida Material compuesto avanzado fabricado con nylon. Los refuerzos de fibras de aramida son fuertes y flexibles.
Autoclave Contenedor de presión que promueve una curado más rápida por medio de una combinación de vacío y calor. Los compuestos avanzados con frecuencia requieren el curado en autoclave.
Boridos Compuestos basados en borón utilizados para crear matrices cerámicas para compuestos avanzados.
Borón Elemento químico semi-metálico utilizado en refuerzos de compuestos avanzados. Las fibras de borón son mucho más fuertes que las fibras de carbono o las fibras de vidrio.
Carbono Elemento químico no metálico utilizado en refuerzos de compuestos avanzados y matrices. El carbono es muy fuerte y tiene alta resistencia al calor.
Carburo de Silicona Compuesto químico fabricado con carbono y silicona. El carburo de silicona se utiliza para crear refuerzos de alto rendimiento y matrices para compuestos.
Carburos Compuestos basados en carbono utilizados para crear matrices cerámicas para compuestos avanzados.
Cerámica Material duro y resistente que puede aguantar altas temperaturas y resistir la corrosión. Algunas matrices de compuestos avanzados se fabrican con materiales cerámicos.
Cetona Compuesto orgánico que se encuentra en la polieteretercetona.
Chamuscado Tipo de material formado quemando plástico en una ambiente de bajo oxígeno. Las matrices de carbono, se crean con chamuscado con contenido de carbono de resinas basadas en polímero, tales como los fenólicos.
Cobre Metal dúctil, con conducción térmica y eléctrica, utilizado en compuestos de matrices de metal.
Compuestos avanzados Compuestos fabricados con resinas especialmente formuladas y fibras de alto rendimiento. Los compuestos avanzados se utilizase utilizan para aplicaciones que requieren una mezcla personalizada de resinas y refuerzos para producir propiedades específicas en el compuesto.
Compuestos de Carbono-Carbono Compuestos fabricados con fibras de carbono y matriz de carbono. Los compuestos de carbono-carbono, tienen la mejor resistencia al calor de los materiales compuestos.
Compuestos de la Matriz de Metal Compuestos fabricados con una matriz de metal y refuerzos de alto rendimiento. Los MMC tienen altos niveles de fuerza, rigidez y relativamente alta resistencia al calor.
Compuestos de la Matriz de Polímero Compuestos fabricados con resina de polímero. Los compuestos de la matriz de polímero no son tan fuertes o resistentes al calor como los compuestos de la matriz de metal y la matriz de cerámica.
Compuestos de Matrices de Cerámica Compuestos avanzados altamente especializados utilizados con frecuencia para aplicaciones aeroespaciales. Los CMC son rígidos, ligeros y pueden aguantar temperaturas extremadamente altas.
Compuestos Orgánicos Tipos altamente estable de químicos que siempre contienen carbono. Muchos polímeros utilizados en compuestos son compuestos orgánicos.
Compuestos Tradicionales Compuestos que usan una combinación relativamente consistente de resina de polímero y refuerzo de fibra de vidrio. Los compuestos tradicionales son de bajo costo y se procesan con métodos tradicionales.
Continua Cubrir toda la dimensión de una parte sin interrupción. Las fibras continuas proporcionan una mayor fuerza pero son más costosos para integrar con la matriz.
Deformación Cambio en la forma de una parte después del moldeado. Las partes fabricadas con resinas de sulfuro de polifenileno son vulnerables a la deformación.
Desgasificación Eliminar gases disueltos de un líquido. Los gases volátiles y el aire atrapado deben eliminarse de los compuestos de matrices de metal por la desgasificación.
Discontinuo Caracterizado por cortarse en pequeños trozos. En los compuestos de matriz de cerámica, los hilos tienden a tener las mejores propiedades mecánicas de los refuerzos discontinuos.
Ductilidad Capacidad de un material de ser extraído, estirado y deformado sin romperse.
Dureza Medida de la capacidad del compuesto de absorber fuerzas mecánicas antes de romperse. En general, los materiales fuertes tienen cierta medida de elasticidad.
Elasticidad La medida de la capacidad de un material de volver a su forma original una vez que se deforme por la tensión.
Escombros Espaciales Objetos naturales y artificiales que se encuentran más allá de la atmósfera de la tierra. Los escombros espaciales pueden golpear y dañar un vehículo espacial.
Éter Compuesto orgánico que se encuentra en la polieteretercetona.
Fenólicos Grupo de polímeros termoestables derivados del fenol. Los fenólicos se utilizase utilizan con frecuencia para crear resinas de carbono.
Fibra Material de refuerzo delgado, como el hilo, utilizado en los compuestos. Las fibras son más grandes que los hilos.
Fibra de Vidrio Material de refuerzo fabricado con hilos extremadamente finas de vidrio. La fibra de vidrio se utiliza más comúnmente en el material de refuerzo de compuestos.
Fibras de Carbono Refuerzos de alta fuerza y módulo alto utilizados en compuestos avanzados. Las fibras de carbono se pueden mezclar con una matriz de carbono para formar compuestos de carbono-carbono.
Fragilidad La medida de la tendencia de un material a fracturarse al extraerse, estirarse o formarse. A medida que aumenta la rigidez de un material, aumenta la fragilidad.
Fuerza Medida de la capacidad de un material de transportar una carga. Al seleccionar materiales para compuestos avanzados, los fabricantes deben conocer la fuerza del material.
Fuerza Elástica Carga interna a la que se somete una parte cuando se estira con fuerza aplicada. Los refuerzos de fibra de carbono pueden aguantar una gran cantidad de tensión elástica.
Hilo Filamento muy delgado y corto. Los hilos son más pequeños que las fibras cortadas.
Humedecimiento Condición de estar totalmente cubierto y lleno de resina. Las resinas termoplásticas permiten un buen humedecimiento en los compuestos.
Inflamabilidad Las característica de un material, la determina su capacidad o tendencia para encenderse o arder cuando se expone a una llama abierta. Algunas aplicaciones avanzadas requieren materiales con baja inflamabilidad.
Magnesio Metal fuerte y ligero utilizado en compuestos de matrices de metal.
Matriz El material que une las fibras de refuerzo de un compuesto. Los compuestos avanzados usan polímeros especialmente formulados, cerámica y carbonos como también la matriz.
Metal Material que ocurre naturalmente con conductividad eléctrica y térmica, brillo, densidad y fuerza. Algunas matrices de compuestos avanzados se fabrican con metales y aleaciones de metal.
Metaloide Elemento que tiene calidades de metal y no metal. El borón es un metaloide que comparte algunas de las cualidades del aluminio, silicona y carbono.
Módulo Rigidez de un material. Refuerzos de fibra de carbono que tienen un módulo alto.
Níquel Metal resistente a la corrosión utilizado en compuestos de matrices de metal.
Nitruros Compuestos basados en nitrógeno utilizados para crear matrices cerámicas para compuestos avanzados.
Nylon Polímero termoplástico utilizado para fabricar fibras de aramida para compuestos avanzados. El nylon es fuerte y muy flexible.
Oxidación Reacción química que involucra el agregado de oxígeno y la pérdida de electrones. La oxidación causa que el metal se oxide.
Óxidos Compuestos basados en oxígeno utilizados para crear matrices cerámicas para compuestos avanzados.
Partícula Trozo muy pequeño de material utilizado como refuerzo en compuestos avanzados.
Plásticos Reforzados de Fibra de Vidrio Compuesto comercial fabricado con resina de fibra de vidrio y poliéster.
Polieteretercetona PEEK. Polímero termoplástico avanzado utilizado ampliamente en la industria aeroespacial, automotriz y marina.
Polímero Cadena larga de moléculas muy largas fabricadas con muchos átomos. Los polímeros se utilizase utilizan para fabricar resinas termoplásticas para los compuestos.
Pre impregnado Lámina de refuerzo de fibra lista para moldear que ha sido pre impregnado con resina. El pre impregnado fabricado con fibras de borón es muy rígido.
Preforma Estructura de fibra de vidrio resistente pero flexible que tiene la misma forma que el producto final. La matriz en polvo de un CMC se fabrica en una preforma que se calienta y luego se forma en una parte compuesta.
Propiedades Ambientales Características de un material que determinan cómo reacciona a otros fenómenos en proximidad cercana. Los factores ambientales que afectan un material incluyen el ruido, calidad del aire, vibración de la máquina, humedad y temperatura, entre otros factores.
Propiedades Mecánicas Características de un material que determinan cómo reacciona cuando se somete a una fuerza que intenta estirar, marcar, rayar o romperla.
Propiedades Térmicas Características de un material que determinan cómo reacciona cuando se somete a calor excesivo, o fluctuaciones de calor a lo largo del tiempo.
Químicos Aromáticos Tipos de químicos altamente estables utilizados en resinas termoplásticas. Con frecuencia, los químicos aromáticos tienen un fuerte olor.
Radiación Energía emitida en forma de partículas u ondas. La exposición prolongada a la radiación puede dañar los compuestos.
Refuerzo Parte de un compuesto que proporciona fuerza, rigidez y la capacidad de transportar una carga. El material de refuerzo utilizado en los compuestos avanzados es con frecuencia una fibra de alto rendimiento.
Resina de Epoxi Resina dura, resistente al calor usado en compuestos avanzados. Las fibras de borón típicamente aplicadas a una cinta han sido pre impregnadas con resina epoxi.
Resina de Poliéster Polímero termoestable utilizado con mayor frecuencia en la industria compuesta. Los plásticos reforzados de fibra de vidrio se fabrican con poliéster no saturado y refuerzos de fibra de vidrio.
Resinas Orgánicas Resinas fabricadas con materiales basados en carbono. La resina fenólica es un ejemplo de una resina orgánica.
Solvente Sustancia que disuelve otra sustancia.
Sulfuro de polifenileno PPS. Resina termoplástica avanzada que puede aguantar temperaturas relativamente altas. El PPS es retardante de llamas y tiene una buena resistencia a los químicos, moho, luz del sol y abrasión.
Temperatura Ambiente Temperatura nominal del aire que rodea los dispositivos y sistemas. Usualmente, los proveedores de materiales compuestos, recomiendan una temperatura ambiente máxima en que la parte puede funcionar.
Temperatura de Transición de Vidrio Punto en el que un sólido rígido se vuelve plegable y se puede formar o moldear. En general, una mayor Tg permite una mayor estabilidad térmica y ayuda a evitar los defectos durante el curado de la parte.
Termoestable Polímero que no se puede volver a fundir o reformar una vez que ha curado. Los termoestables tienen una mayor rigidez y mejor estabilidad térmica que los termoplásticos, pero toman más tiempo en procesarse.
Termoplástico Polímero compuesto por moléculas que no establecen enlaces cruzados o tienen enlaces cruzados más débiles. Los termoplásticos pueden fundirse y endurecerse repetidamente sin cambiar su estructura química.
Tiempo de Curado La cantidad de tiempo que toman las moléculas en un compuesto para establecer enlaces cruzados. Los tiempos mayores de curado aumentan el costo de crear el compuesto y la posibilidad de introducir error en el proceso de curado.
Titanio Ti. Metal blanco plateado de la "edad del espacio" con una alta relación potencia-peso, excelente flexibilidad y una excelente resistencia a la corrosión. El titanio puede ser un componente de compuestos de matrices de metal y se utiliza comúnmente en componentes médicos y en aplicaciones aeroespaciales.
Vidrio C Tipo de fibra de vidrio que proporciona una mayor resistencia a los químicos. Una pequeña porción de compuestos avanzados usan vidrio C.
Vidrio S Tipo de fibra de vidrio que proporciona una mayor fuerza y puede aguantar mayores temperaturas que el vidrio E. Los compuestos avanzados, tienen una mayor probabilidad de usar vidrios S.