3.2.5. POR LIMITES DE GRANO Y POR FIBRA

 POR LIMITES DE GRANO Y POR FIBRA 

POR LIMITES DE GRANO:

El endurecimiento por afino del grano (también denominado “de Hall-Petch”) es consecuencia de que los bordes de grano actúan como una barrera infranqueable para el movimiento de las dislocaciones, y que el número de dislocaciones dentro de un grano, afecta a cómo éstas pueden trasmitir su efecto a granos vecinos a través de los bordes. El tamaño de grano de un material depende del tratamiento térmico posterior a la deformación plástica, o bien de la velocidad de solidificación.

 El borde de grano actúa como punto de fijación, impidiendo la propagación de las dislocaciones. Por un lado, la estructura reticular de los granos adyacentes difiere en la orientación, por lo que se requeriría más energía para cambiar de dirección de deslizamiento. Además, el límite de grano es una región desordenada con campos de tensión muy elevados.

OTRO PUNTO:

El endurecimiento del borde de grano (o endurecimiento de Hall-Petch) es un método para mejorar la resistencia de un material mediante el cambio del tamaño de su cristalito (grano) promedio. Se basa en la observación de que los bordes de los granos son fronteras infranqueables para las dislocaciones y que la cantidad de dislocación dentro de un grano tiene un efecto sobre cómo se acumula la tensión en el grano adyacente, lo que finalmente activará las fuentes de dislocación y, por lo tanto, permitirá la deformación en el grano vecino también. Entonces, al cambiar el tamaño del grano, se puede influir en el número de dislocaciones acumuladas en el límite de cada grano y su fluencia. Por ejemplo, aplicar un tratamiento térmico después de la deformación plástica y cambiar la tasa de solidificación son formas de alterar el tamaño del grano.

POR FIBRA: 

El endurecimiento por fibra es un mecanismo mediante el cual se mejoran las propiedades mecánicas de un material al incorporar fibras de alta resistencia en su interior. Estas fibras actúan como refuerzos internos que permiten al material resistir mayores esfuerzos sin deformarse ni fracturarse, aumentando su resistencia, rigidez y tenacidad.

Este proceso ocurre principalmente en materiales compuestos, donde una matriz (por lo general más blanda y dúctil) se combina con fibras estructurales para obtener un material con propiedades superiores.

Factores clave del endurecimiento por fibra

  1. Tipo de fibra utilizada: La resistencia y rigidez del compuesto dependen de la calidad y propiedades de las fibras.

  2. Contenido de fibra: A mayor proporción de fibra, mayor es el refuerzo (hasta cierto límite).

  3. Distribución y orientación de las fibras: Las fibras alineadas en la dirección de carga ofrecen mejor refuerzo.

  4. Adhesión entre fibra y matriz: Una interfaz sólida garantiza que la carga se transfiera eficazmente.

  5. Longitud de la fibra: Fibras largas ofrecen mejor endurecimiento que las cortas o discontinuas.

Fibras más utilizadas para endurecer materiales

FibraCaracterísticas
Fibra de carbonoAlta resistencia y rigidez, muy ligera
Fibra de vidrioBuena resistencia, económica, resistente a la corrosión
Fibra de aramida (Kevlar)                 Muy resistente a impactos, ligera y flexible
Fibras naturalesEcológicas, biodegradables, resistencia moderada
Fibras metálicasUsadas en compuestos especiales, alta conductividad

Propiedades mejoradas por el endurecimiento por fibra

  • Mayor resistencia a la tracción

  • Mayor módulo de elasticidad (más rigidez)

  • Mayor resistencia al impacto y a la fatiga

  • Mayor resistencia térmica y química

  • Reducción del peso en comparación con metales tradicionales.

Ventajas del endurecimiento por fibra

  • Mejora significativa de propiedades mecánicas
  • Personalización según necesidades (orientación, tipo de fibra)
  • Gran relación resistencia/peso
  • Buena durabilidad y resistencia a la corrosión



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