Primeros resultados del desarrollo de compuestos híbridos tipo CARALL

Abstract

Los materiales compuestos híbridos: laminados fibra-metal, FML (Fiber Metal Laminates), consisten en láminas delgadas de aluminio que alternan con capas de fibra unidireccionales embebidas en una matriz de resina epoxy. En caso de utilizar fibra de carbono el compuesto se denomina CARALL (CArbon Reinforced ALuminum Laminates). Los materiales compuestos FML se utilizan en la industria aeronáutica por ser materiales livianos, con elevada resistencia a la propagación de fisuras, resistencia al daño acumulado y baja absorción de humedad. Es una característica de estos materiales que la propagación de fisuras tenga lugar mediante el mecanismo de "Puenteo de Fibra" (Fiber-Bridging). Cuando el extremo de una fisura se propaga en forma perpendicular a la fibra, la propagación se realiza preferentemente a través de las láminas de aluminio, acompañada por una delaminación controlada. Esto causa poco daño en las fibras que permanecen mayoritariamente intactas detrás del extremo de la fisura. Este mecanismo reduce el factor de intensidad de tensiones en el extremo de la fisura, disminuyendo su velocidad de propagación. La utilización de los compuestos FML en estructuras aeronáuticas necesita del conocimiento de sus propiedades mecánicas, parámetros de mecánica de la fractura y de propagación de fisuras. Es por ello que, a fin de adquirir un acabado conocimiento sobre las características de estos materiales híbridos, se ha iniciado un proyecto que comprende el estudio de propiedades de compuestos CARALL, que incluye la fabricación de estos compuestos híbridos a escala de laboratorio, la obtención de probetas a partir de ellos y la realización de ensayos. En este trabajo se presentan los primeros resultados de la fabricación de laminados híbridos a partir de aleaciones de aluminio 1050 y 6061 T0 y fibras de carbono NCT-301 unidireccional preimpregnada en una resina epoxy. Se obtuvieron dos tipos de laminados (5/4 y 4/3) variando la dirección de orientación de la fibra. Se utilizó el método de fabricación de laminado en saco de vacío y curado en autoclave. Se establecieron los procedimientos de fabricación (curado en autoclave y mecanizado de las probetas) que posibilitarán una producción en serie de estos laminados fibra-metal. Se realizó la caracterización de los compuestos híbridos así obtenidos mediante ensayos de tracción y de propagación de fisuras. Los valores de velocidad de propagación medidos durante la etapa de iniciación de la fisura en probeta CT tipo 5/4 base Al 1050 y tipo 5/4 base Al 6061 son consistentes con los antecedentes que se observan en la bibliografía.