1.1 Importancia y Clasificacin de los Materiales En ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos que cumplen las siguientes propiedades: Estn formados de 2 o ms componentes distinguibles fsicamente y separables mecnicamente. Presentan varias fases qumicamente distintas, completamente insolubles entre s y separadas por una intercara Sus propiedades mecnicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia). Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las propiedades de los cermicos, los plsticos y los metales. Por ejemplo en la industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rgidos, resistentes al impacto y que resistan bien la corrosin y el desgaste, propiedades stas que rara vez se dan juntas. A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las aplicaciones prcticas se ven reducidas por algunos factores que aumentan mucho su coste, como la dificultad de fabricacin o la incompatibilidad entre materiales. La gran mayora de los materiales compuestos son creados artificialmente pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza. Estructura. Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos, en todos se pueden distinguir las siguientes partes: Agente reforzante: es una fase de carcter discreto y su geometra es fundamental la hora de definir las propiedades mecnicas del material. Fase matriz o simplemente matriz: tiene carcter continuo y es la responsable de las propiedades fsicas y qumicas. Transmite los esfuerzos al agente reforzante. Tambin lo protege y da cohesin al material.

Clasificacin. Los materiales compuestos se pueden dividir en tres grandes grupos:y Materiales Compuestos reforzados con partculas. y Materiales Compuestos reforzados con fibras.

Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte: fibra de vidrio, cuarzo, kevlar, Dyneema o fibra de carbono que proporciona al material su fuerza a traccin, mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como epoxy o polister que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no estn alineadas con las lneas de tensin. Tambin, a menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el pandeo de las fibras por compresin. Algunos compuestos utilizan un agregado en lugar de, o en adicin a las fibras. En trminos de fuerza, las fibras (responsables de las propiedades mecnicas) sirven para resistir la traccin, la matriz (responsable de las propiedades fsicas y qumicas) para resistir las deformaciones, y todos los materiales presentes sirven para resistir la compresin, incluyendo cualquier agregado. Los golpes o los esfuerzos cclicos pueden causar que las fibras se separen de la matriz, lo que se llama delaminacin. Materiales compuestos estructurales. Panel sandwich con ncleo en forma de panal. Estn formados tanto por composites como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometra y de su diseo. Los ms abundantes son los laminares y los llamados paneles sandwich. Los laminares estn formadas por paneles unidos entre si por algn tipo de adhesivo u otra unin. Lo ms usual es que cada lmina est reforzada con fibras y tenga una direccin preferente, ms resistente a los esfuerzos. De esta manera obtenemos un material istropo, uniendo varias capas marcadamente anistropas. Es el caso, por ejemplo, de la madera contrachapada, en la que las direcciones de mxima resistencia forman entre s ngulos rectos. Los paneles sandwich consisten en dos lminas exteriores de elevada dureza y resistencia, (normalmente plsticos reforzados o titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polmeros espumosos, cauchos sintticos, madera balsa o cementos inorgnicos). Estos materiales su utilizan con frecuencia en construccin, en la industria aeronutica y en la fabricacin de condensadores elctricos multicapas.

1.2 Arreglos atomicos Los metales como todos los elementos estn formados por tomos. Para muchos propsitos es til y valido considerar los tomos como esferas rgidas. As podemos hablar del tamao de los diferentes elementos refirindonos a su radio atmico. Los taaos de los tomos se miden en unidades de Angstrom. En los materiales en estado liquido, los tomos se encuentran en movimiento aleatorio, no guardan posiciones fijas. Cuando los materiales solidifican al ser enfriados, el movimiento atmico cesa. En estado slido los tomos pueden adquirir ordenamiento definido tridimensional, en tal caso se dice que tienen estructura cristalina. Algunos materiales no presentan ordenamiento al solidificar, su estructura es desordenada, se dice que son amorfos, el vidrio es el ejemplo clsico. 1.2.1 Orden de corto y largo alcance ORDEN DE CORTO ALCANCE. Un material muestra orden de corto alcance si el arreglo espacial de los tomos se extiende slo a los vecinos ms cercanos de dicho tomo. Cada molcula de agua en fase vapor tiene un orden de corto alcance debido a los enlaces covalentes entre los tomos de hidrgeno y oxgeno. Sin embargo, las molculas de agua no tienen una organizacin especial entre s. Los polmeros tambin despliegan arreglos atmicos de corto alcance que se parecen mucho a la estructura del vidrio de slice. El polietileno est compuesto por cadenas de tomos de carbono, con 2 tomos de hidrgeno unidos a cada carbono. Dado que ste tiene una valencia de 4 y que los tomos de carbono e hidrgeno tienen enlaces covalentes, se produce una estructura tetradrica. Las unidades tetradricas pueden unirse de manera aleatoria para producir cadenas polimricas. Los cermicos y los polmeros que slo tienen este orden de corto alcance son materiales amorfos. ORDEN DE LARGO ALCANCE. Los metales, muchos materiales cermicos e incluso algunos polmeros, tienen una estructura cristalina en la cual los tomos muestran tanto un orden de corto alcance como un orden de largo alcance; ese arreglo atmico especial se extiende por todo el material. Uno o ms tomos quedan asociados a cada punto de red.La red difiere de un material a otro tanto que en tamao como en forma, dependiendo del tamao de los tomos y del tipo de enlace entre ellos. La ESTRUCTURA CRISTALINA de un material se refiere al tamao, la forma y la organizacin atmica dentro de la red. La CELDA UNITARIA es la subdivisin de la red cristalina que sigue conservando las caractersticas generales de toda la red. Al apilar celdas unitarias idnticas, se puede construir toda la red.

Celda unidadDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegacin, bsqueda Se define como celda unitaria, la porcin ms simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslacin reproduce todo el cristal. Todos los materiales cristalinos adoptan una distribucin regular de tomos o iones en el espacio. Se trata de un arreglo espacial de tomos que se repite en el espacio tridimensional definiendo la estructura del cristal. Se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del sistema de coordenadas de la celda. Esto se traduce en seis parmetros de red, que son los mdulos, a, b y c, de los tres vectores, y los ngulos , y que forman entre s. Estos tres vectores forman una base del espacio tridimensional, de tal manera que las coordenadas de cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos por combinacin lineal con los coeficientes enteros. La posicin de un tomo dentro de la celda unidad se describe normalmente usando coordenadas fraccionarias. La simetra traslacional de una estructura cristalina se caracteriza mediante la red de Bravais, existen 14 redes de Bravais diferentes y todas las estructuras cristalinas minerales conocidas encajan en una de esas 14 disposiciones. Adems de la simetra traslacional descrita en una red cristalina existen elementos de simetra. Estos elementos son:y y y y

Centro de inversin. Plano de reflexin. Ejes de rotacin de orden 2, 3, 4 y 6. Ejes de rotacin-inversin de orden 3, 4 y 6.

Cuando se acoplan traslacin con los ejes de rotacin y planos de simetra surgen nuevos elementos de simetra: ejes helicoidales y planos de deslizamiento. Cuando se combinan los 32 grupos puntuales de simetra con los elementos de simetra traslacional y las 14 redes de Bravais se obtienen los 230 grupos espaciales de simetra posibles. Estos grupos determinan los tipos y posiciones de los elementos de simetra que son posibles para una estructura cristalina. Los puntos de red que muestran la simetra traslacional de una estructura pueden ser conectados mediante los planos de red. Cada plano pertenece a un conjunto de planos equiespaciados que contienen todos los puntos de red. Estos planos se nombran usando los ndices de Miller. Estos ndices se designan convencionalmente h, k, y l, se escriben entre parntesis (h,k,l) y son enteros positivos, negativos o cero. La separacin de los planos se conoce con el trmino de espaciado dhkl. La relacin entre el espaciado d y los parmetros de red puede determinarse geomtricamente y depende del sistema cristalino.

las redes de Bravais son una disposicin infinita de puntos discretos cuya estructura es invariante bajo cierto grupo de traslaciones. En la mayora de casos tambin se da una invariancia bajo rotaciones o simetra rotacional. Estas propiedades hacen que desde todos los nodos de una red de Bravais se tenga la misma perspectiva de la red. Se dice entonces que los puntos de una red de Bravais son equivalentes.

Una estructura cristalina es una forma slida, en la que los constituyentes, tomos, molculas, o iones estn empaquetados de manera ordenada y con patrones de repeticin que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografa es el estudio cientfico de los cristales y su formacin. El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrpicas y discontinuas. Suelen aparecen como entidades puras, homogneas y con formas geomtricas definidas (hbito) cuando estn bien formados. No obstante, su morfologa externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.