材料科學基礎之復合效應與界面-wenkub
2023-01-21 00:03:59 本頁面
【正文】 實驗 確定的常數(shù) (1≤n≤1)。主要特點是高強度和高模量 (參見表 91)。? 高溫性能好：常用無機纖維 (Al2O3, C, W, SiC, B, SiO2)在數(shù)百攝氏度時強度和模量基本不變。? *比強度 (模量 )：強度 (模量 )/比重，材料承載能力指標之一。? 通常由 基體基體 、 增強體增強體 及 兩者的 界面界面 組成。? 復合材料的三種分類方法：? １ 按復合效果分為 結構復合材料結構復合材料 和 功能復功能復合材料合材料 ；? ２ 按基體類型分為 樹脂基或聚合物復合材樹脂基或聚合物復合材料料 、 金屬基復合材料金屬基復合材料 和 陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料 等等 ；? ３ 按增強體的形態(tài)與排布方式分為 顆粒增顆粒增強復合材料強復合材料 、 連續(xù)纖維增強材料連續(xù)纖維增強材料 、 短纖維短纖維或晶須增強材料或晶須增強材料 、 單向纖維復合材料單向纖維復合材料 、 二二向織物層復合材料向織物層復合材料 、 三向及多向編織復合三向及多向編織復合材料材料 和 混合復合材料混合復合材料 等 。? 抗疲勞性能：材料在交變載荷作用下，由于內部裂紋的形成和擴展而導致的低應力破壞的抵抗性能。? 破壞安全性好：纖維復合材料中有大量獨立纖維，當構件超載使少量纖維斷裂時，載荷會迅速重新分配到未斷裂纖維上，構件不至于在短期內破壞。? 復合效應： 復合效應復合效應 主要指復合材料除保持原有組分的性能外，還增添了原有組分所沒有的性能 。? 相補 (協(xié)同 )效應和相抵 (不協(xié)同 )效應往往共存，如圖 91。? 混雜復合材料是由兩種以上纖維增強同一基體或兩種相容基體的復合材料。? 乘積效應也稱交叉耦合效應或傳遞特性，比如把一種功能轉換 (Y/X)材料與另一種功能轉換 (Z/Y)材料復合可得到一種 新功能轉換 (Z/X)材料，其轉換效率比單一材料組合提高兩個數(shù)量級以上 。? 復合材料的 界面效應界面效應 可歸納為 6種 ：? 1 阻斷效應阻斷效應 ：阻止裂紋擴展，減緩應力集中，中斷材料破壞等。? 5 界面結晶效應界面結晶效應 ：材料固化時，容易在界面形核結晶。 制造復合功能材料時，第二相粒子尺寸必須小于其工作波長。? 綠色材料思想：環(huán)保和資源合理利用。 基體主要用于固定和黏附增強體 ，并通過界面 將所受載荷傳遞給增強體 ，而自身只承受少量載荷；基體還 隔離各單一增強體 ，當有增強體損傷或斷裂時，裂紋不至于在增強體之間傳遞；同時能保護增強體 免受環(huán)境的化學作用和物理損傷。? 按增強體種類和形態(tài)可將復合材料分為彌散增強型 、 粒子增強型和纖維增強型三類。? 基體的理 論 斷裂 強 度 約為 Gm/30，理 論 屈服 強 度 約為 Gm/100，分 別對應 位 錯 運 動所需剪切 應 力的上下限。? *彌散銅 (鋁銅 CuAl2O3）制品： : 彌散硬化 CuAl2O3復合材料是用12~25納米極細小 Al2O3微粒強化銅的基體，使該材料具有高強度、高硬度、高導電性及高軟化溫度。? 對于晶體結構的基體材料，當粒子大到位錯運動不能繞過時，將發(fā)生位錯受阻塞積，限制基體變形，同時在界面處產生應力集中，領先位錯受力 σ i為 :? σ i=nσ (99)? 式中 σ 為平均應力； n為塞積位錯數(shù)。? 界面未結合或結合差時 ，其強度 σ cu為：? σ cu=+Kσ mu(1φp) (914)? 式中 P為 粒子通 過 界面受基體的正 壓 力； α為 基體與粒子 間 的 磨擦因數(shù)磨擦因數(shù) ； σ mu為 基體抗拉 強 度； K為 由于界面無 結 合造成的基體強 度降低因數(shù)，其 值為 ~,? K=a+bdp1/2, a,b為 常數(shù)。? 當基體與粒子 界面有黏結 時，復合材料的強度 σ cu為 :? σ cu=(σ a+)φp+σ aS(1+φp) (915)? 式中 σ a為 界面黏 結 強 度在外力方向所允 許 的最大應 力； τm為 界面剪切 強 度 (近似等于基體剪切 強 度τmu)； S為 材料破壞 時 基體內平均 應 力與 σ a的比值 ，稱 為應 力集中因數(shù) 。? 根據經驗規(guī)律，燒結后的粒徑約為原始粒徑的 2~6倍。? 纖維增強型? (1) 連續(xù)纖維增強原理：若纖維在基體中呈單向均勻排列，則沿纖維方向，復合材料的各項性能可用混合定則表述：? Pc=Pfφf+Pmφm
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