¿Por qué los materiales metálicos tienen un límite de fatiga mientras que los materiales poliméricos no tienen límite de fatiga?

Algunos metales parecen tener un límite de fatiga, como los aceros, mientras que otros, como las aleaciones de aluminio, no. Sin embargo, la existencia de un límite de fatiga en los metales ferrosos parece ser una meseta que desaparece al gigaciclo de cargas de fatiga.

Pero para responder a su pregunta real: los polímeros pueden calentarse mucho durante la carga de fatiga debido a su mala conductividad térmica. Esto los debilita, lo que promueve la fatiga, especialmente cuando exceden su temperatura de transición vítrea. Esto no ocurre en metales (bueno en su mayoría) ya que tienen buena conductividad térmica.

El límite de fatiga ocurre en metales ferrosos debido a la fijación de las dislocaciones por átomos de carbono en la aleación. Esto es ayudado por la estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo de hierro. Las aleaciones de aluminio son cúbicas centradas en la cara y esta inmovilización por dislocación no puede ocurrir.

Hay mucho más que esto, pero lo anterior es la razón básica. Un libro como Fatigue of Materials de Subra Suresh es una buena referencia, aunque quizás hoy en día un poco desactualizado.

Gracias por la pregunta.

Los materiales poliméricos ciertamente tienen un límite de fatiga. El hecho de que muchos materiales compuestos tengan un límite de fatiga tan alto en comparación con sus contrapartes de metal puede llevar a algunos a pensar que el límite de fatiga plástica no importa. Pero te aseguro que cuando Boeing, Airbus, Bombardier, Embraer, etc. construyen un fuselaje compuesto o un ala, definitivamente saben cuánto tiempo de vida útil proyectar para esa parte del vehículo con respecto a la vida de fatiga. Y las agencias reguladoras probablemente no aceptarán un reclamo no comprobado de una vida de fatiga eterna. Cuando la experiencia de la vida ha demostrado lo contrario.

Si se construyen cohetes de un solo uso, la fatiga puede no importar tanto … Para metales o materiales compuestos.

El límite de fatiga también puede considerarse innecesario para las raquetas de tenis compuestas o los palos de golf.

En realidad, hay muchos productos de consumo de corta vida donde simplemente no se considera la vida de fatiga. Y a menudo, la realidad demuestra que esto está bien. Y nuestros estilos de vida de productos desechables … continúan creciendo.

Entonces … Plásticos y compuestos definitivamente tienen límites de fatiga, a pesar de que son mucho más duraderos que la mayoría de sus contrapartes de metal.