Se producen cuando dos o más materiales se unen para dar una combinación de propiedades que no puede ser obtenida en los materiales originales. Se considerarán materiales compuestos a los que cumplan las siguientes características:

– Consten de dos o más materiales físicamente distintos y separables mecánicamente.

Clasificación de los materiales compuestos en función de la naturaleza de la matriz:

– CMM -> compuesto de matriz metálica

– CMP -> compuesto de matriz polimérica

– CMC –> compuesto de matriz cerámica

Clasificación de los materiales compuestos en función  de las características del refuerzo (fase dispersa):

– Reforzados con partículas

– Reforzados con fibras

– Compuestos estructurales

– Materiales compuestos reforzados con partículas

En la mayoría de los compuestos la fase dispersa es más dura y resistente que la matriz y las partículas restringen el movimiento de la matriz en las proximidades de cada partícula. Los materiales compuestos reforzados con partículas presentarán un comportamiento isotrópico, es decir, presentará propiedades iguales en todas sus direcciones. En este caso la matriz soporta la mayor parte de la carga y las partículas dificultan el desplazamiento de las dislocaciones, lo cual tiene como resultado un aumento del límite elástico, la resistencia a tracción y la dureza. (Plásticos con cargas inorgánicas como el carbonato calcio). El hormigón y el asfalto de construcción comunes, son compuestos de partículas en los cuales un árido, normalmente grava y arena, se aglutina con una matriz, cemento Pórtland, o algún producto bituminosos (alquitrán).

Hormigón: es un compuesto de áridos, cemento y agua. Los áridos (grava y arena) están unidos por una reacción de cementación entre los minerales en el cemento Pórtland y el agua.

Asfalto: compuesto de áridos y algún producto bituminoso (betún o alquitrán), el cual es un polímero termoplástico. Las propiedades del asfalto están determinadas por las características del árido y sus cantidades relativas.

Cermets: compuestos metal-cerámica, el más conocida es el carburo cementado. La tenacidad mejora incluyendo las partículas en una matriz metálica dúctil (cobalto).

– Materiales compuestos reforzados con fibras:

Proporcionan elevadas resistencias y rigidez manteniendo una densidad baja. Aspectos más importantes:

– Longitud de la fibra: la actuación de la fibra será más efectiva contra mayor sea su longitud. En función de la longitud tendremos fibras continuas (largas) y fibras discontinuas (cortas). En el segundo caso tendrán propiedades isotrópicas, pero no se conseguirá un refuerzo tan efectivo como en el caso de las fibras orientadas.

– Proporción de fibras: una mayor concentración de fibras incrementa la resistencia y la rigidez del compuesto. El límite superior vendrá determinado por la posibilidad de rodear las fibras con la matriz.

Sistemas reforzados con fibras à incluye desde el adobe, una mezcla de barro reforzada con fibras de paja hasta piezas reforzadas con fibras de carbono o kevlar utilizadas en aplicaciones aeronáuticas o deportivas.

Hormigón armado: compuesto doble, compuesto particulado (cemento y grava) reforzado a su vez por barras de acero. Estas barras de acero pueden ser substituidas en determinados casos por un refuerzo con fibras metálicas. El alambre o las fibras reforzantes mejoran la resistencia y la duración del neumático.

Materiales reforzados con fibras de vidrio: la fibra de vidrio se utiliza en una gran variedad de compuestos, entre ellos los más conocidos son los de matriz polimérica de resina de poliéster o resina epoxi. La fibra de vidrio mejora la rigidez y la resistencia del polímero, proporcionando un módulo específico y una resistencia específica comparables a la de los metales y aleaciones.

Compuesto avanzados: los compuestos de carácter avanzado se refieren a las aplicaciones en donde se requieren combinaciones excepcionalmente buenas de resistencia, rigidez y ligereza, como en la aeronáutica. Se usan extensamente tanto en aplicaciones estructurales como de cubierta en los aviones modernos, gracias a su relación resistencia-peso.

Fabricación de compuestos reforzados con fibras àlas fibras deben ser colocadas en la matriz con espaciamiento y el alineamiento adecuado para conferir propiedades óptimas. Hay varias técnicas para rodear las fibras con la matriz.

1. Puede requerirse recubrimientos especiales en las fibras para asegurarse del adecuado mojado de las fibras en la matriz líquida.

2. Preformas: cuando las fibras son hiladas en forma de tela, una matriz polimérica se infiltra dentro de cada capa de tela. La orientación de las capas del tejido puede ordenarse para producir varias capas cruzadas de fibras.

3. Cintas: las fibras pueden devanarse en un mandril, el cual determina el espaciamiento de las fibras individuales y preformas con resina polimérica. El calor y la presión completan el proceso de polimerización.

4. Las fibras prerrecubiertas, a menudo en forma de cintas, son armadas y unidas mediante otras técnicas.

5. La difusión de átomos de la matriz llena los huecos en la interfase para producir compuestos densos.

6. Metalurgia de polvos: la matriz en polvo es vertida alrededor de las fibras y compactada a presiones altas para producir un compacto en polvo. También se puede sinterizar en fase líquida.

– Materiales compuestos estructurales:

Materiales compuestos laminares à consta de láminas apiladas y pegadas entre sí. Otro caso sería el de compuestos reforzados con fibras orientada y dispuestos en láminas con una secuela 0/90º.

Ventajas compuestos:

aumenta tenacidad aumenta resistencia fluencia aumenta resistencia flexión