陶瓷基復(fù)合材料界面1

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1、第四章陶瓷基復(fù)合材料界面界面的定義：兩相（增強(qiáng)相與基體）的界面是一個(gè)表面，通過這個(gè)表面材料的性能，如原子晶格、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、拉伸強(qiáng)度、斷裂韌性等都有明顯的不連續(xù)性。復(fù)合材料的界面復(fù)合材料中的界面面積很大；通常情況下，增強(qiáng)相與基體組成的界面都沒有達(dá)到熱力學(xué)平衡。第四章陶瓷基復(fù)合材料界面4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積一塊復(fù)合材料的長(zhǎng)、寬、高別為l、w、h，其中含有N根長(zhǎng)為l、直徑為d的連續(xù)纖維，則纖維的體積分?jǐn)?shù)為：如果定義界面面積為IA，則有：IA=N·?·d·l4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積從上面二式中可得

2、：設(shè)這塊復(fù)合材料的體積為1m2，Vf為0.25，則有4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積對(duì)于顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料來說，可以計(jì)算得到：若VP=0.254.2復(fù)合材料內(nèi)的界面晶體學(xué)性質(zhì)從晶體學(xué)角度看，界面有共格、半共格和非共格三種。4.2復(fù)合材料內(nèi)的界面晶體學(xué)性質(zhì)4.3浸潤(rùn)性浸潤(rùn)性代表了一種液體在一種固體表面擴(kuò)展的能力。4.3浸潤(rùn)性當(dāng)一個(gè)液滴在固體界面時(shí)，在熱力學(xué)上只有?sl+?lv

3、°時(shí)，液體完全浸潤(rùn)固體；0°90°時(shí)就認(rèn)為不發(fā)生液體浸潤(rùn)。浸潤(rùn)與界面的粘結(jié)是不同的，浸潤(rùn)只是強(qiáng)粘結(jié)界面的必要條件，而非充分條件。4.4陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)兩相界面的粘結(jié)（粘接、粘合或粘著等）方式有多種，如靜電粘結(jié)、機(jī)械作用粘結(jié)、浸潤(rùn)粘結(jié)、反應(yīng)粘結(jié)等等。對(duì)于陶瓷基復(fù)合材料來講，界面的粘結(jié)形式主要有兩種，即機(jī)械粘結(jié)和化學(xué)粘結(jié)。機(jī)械粘結(jié)由于基體的收縮率較大，冷卻收縮后基體將增強(qiáng)相包裹產(chǎn)生壓應(yīng)力。通過滲透、高溫

4、擴(kuò)散等基體滲入或浸入增強(qiáng)纖維的表面而形成機(jī)械結(jié)合。4.4陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)界面的剪應(yīng)力?為：?i=??i?為摩擦系數(shù)，通常，0.1-0.6機(jī)械粘結(jié)為低能量弱粘結(jié)，其界面強(qiáng)度較化學(xué)粘結(jié)低。4.4陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)化學(xué)粘結(jié)通過原子或分子的擴(kuò)散在界面上形成了固溶體或化合物，此時(shí)即為化學(xué)粘結(jié)。擴(kuò)散控制的反應(yīng)中，有其中，x是反應(yīng)區(qū)的厚度，D是擴(kuò)散系數(shù)，t則為時(shí)間。而且D可按照Arrhenius方程計(jì)算：4.5陶瓷基復(fù)合材料界面的作用4.5.1界面的作用4.5陶瓷基復(fù)合材料界面的作用4.5陶瓷基復(fù)合材料界面的作

5、用4.5.2界面的改善4.5陶瓷基復(fù)合材料界面的作用