Estudio del daño por choque térmico en materiales compuestos de matriz de vidrio reforzados con fibras de carburo de silicio

Resumen

El desarrollo de daño microestructural en materiales compuestos de matriz de vidrio reforzados con fibras de carburo de silicio (Nicalon™) sometidos a choque térmico fue investigado mediante la técnica no-destructiva de resonancia forzada y por mediciones de indentación "push-out" de fibras. Los ensayos de choque térmico involucraron el enfriamiento brusco en un baño de agua a temperatura ambiente de las piezas previamente calentadas a una temperatura elevada (650ºC). La técnica de resonancia forzada permitió medir cambios en el módulo de Young de elasticidad y en la fricción interna de las muestras, ocurridos al aumentar el número de choques térmicos como consecuencia del daño microestructural inducido. La investigación del "push-out" de fibras mostró que las propiedades de la interfase fibra/matriz no variaron apreciablemente bajo las condiciones de choque térmico estudiadas. Los resultados demostraron que la única forma de daño microestructural inducido por choque térmico en el material compuesto fue el agrietamiento de la matriz de vidrio. Además se observó que la fricción interna es un parámetro altamente sensible para detectar el inicio y desarrollo de tal agrietamiento. Se presenta un modelo semi-empírico simple, el cual permite correlacionar el nivel de fricción interna medido con la densidad de agrietamiento de la matriz de vidrio. Finalmente, se dedica especial atención a la importancia de detectar en forma no-destructiva la presencia de microgrietas en ¡a matriz de vidrio, en conexión con la posibilidad de inducir un proceso de curado de tales microgrietas mediante un tratamiento térmico, aprovechando el flujo viscoso del vidrio.