材料科學(xué)基礎(chǔ)之復(fù)合效應(yīng)與界面-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 φp,φm分 別 表示復(fù)合材料中粒子和基體的體 積 分?jǐn)?shù)。從前式可看出： φp一定 時(shí) ， 界面無 結(jié) 合的非晶體基體復(fù)合材料的 強(qiáng) 度可通過 提高摩擦因數(shù) ?和減小粒子尺寸 dp來提高。為了得到致密和性能優(yōu)良的最終產(chǎn)品，增強(qiáng)粒子粒徑應(yīng)與基體粒子粒徑適當(dāng)搭配并分布均勻。? 由式 921可以看出：復(fù)合材? 料的強(qiáng)度由基體強(qiáng)度 σ mu和? 增強(qiáng)纖維強(qiáng)度 σ fu兩部分線? 性組成，據(jù)此可作圖 94。? 短纖維或晶須復(fù)合材料強(qiáng)度可 大致 表示為：? σ cu=(1Lc/2L)σ fuφf+σ m*(1φf) ? (930) 式中 σ m* 為纖維 斷裂 時(shí) 的基體 應(yīng) 力； Lc為纖維臨 界 長(zhǎng) 度 (因拉 長(zhǎng) 而斷裂 時(shí) 的增 長(zhǎng) 度 )； L為纖維長(zhǎng) 度。? 復(fù)合材料界面結(jié)合類型? 建立界面需要一定的結(jié)合力 。? 當(dāng)增強(qiáng)體表面能很小不能被潤(rùn)濕時(shí)，可借助涂層予以改善。其存在較為普通，是 最重要的一種結(jié)合方式 。? (4) 機(jī)械結(jié)合：類似前述金屬基復(fù)合材料。C保溫 50小 時(shí) 后， 鎢絲直徑減小 為 60%， 說 明 鎢 已 經(jīng) 部分熔入 鎳 基中，作 為 增 強(qiáng) 體的 鎢絲 強(qiáng) 度已 經(jīng) 下降。如用碳纖維增強(qiáng)鋁基材料時(shí)，在碳纖維表面化學(xué)氣相沉積含氯的TiB2薄層，則鋁對(duì)碳纖維的浸潤(rùn)能力大為改善，而且抑制了 CAl界面的不良反應(yīng)。? 改善復(fù)合材料界面應(yīng)從四個(gè)方面著手 ：? (1) 降低界面殘余應(yīng)力 ：界面殘余應(yīng)力會(huì)引發(fā)裂紋，解決辦法是對(duì)增強(qiáng)體表面作梯度涂層， 使其模量有漸變特性 ；降低制造溫度， 減小溫差應(yīng)力 等。但對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料， 纖維難于與基體脫粘拔出，會(huì)導(dǎo)致韌性降低 。? (2) 浸潤(rùn) 浸吸附結(jié)合：增強(qiáng)體被基體浸潤(rùn)，即物理吸附所產(chǎn)生的界面結(jié)合。? 一般情況下結(jié)合強(qiáng)度隨反應(yīng)程度增加而增加，達(dá)到一定程度后有所減弱。? 金屬基和陶瓷基復(fù)合材料界面結(jié)合類型：? (1) 機(jī)械結(jié)合：指 僅由粗糙表面和因基體收縮包緊增強(qiáng)體產(chǎn)生的磨擦結(jié)合 。? 復(fù)合材料界面? 界面界面 是基體與增強(qiáng)體之間化學(xué)成分有顯著變化但彼此結(jié)合的、能傳遞載荷作用的過渡區(qū)域 (1~102nm)。? 單向復(fù)合材料在纖維方向的抗拉強(qiáng)度大大高于抗壓強(qiáng)度，但拉伸和壓縮模量相差不大；在垂直于纖維方向的拉伸強(qiáng)度低于基體強(qiáng)度，但壓縮強(qiáng)度大于基體強(qiáng)度，拉伸和壓縮模量都高于基體模量。? 式 917~920適用于拉伸和 壓縮載 荷的 計(jì)算 , 但 對(duì) 拉伸 計(jì) 算更 為 精確 。加入的粒子尺寸過小不易產(chǎn)生增強(qiáng)效果；過大會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，出現(xiàn)自發(fā)微裂紋。? 非晶體基體復(fù)合材料的強(qiáng)度計(jì)算公式分兩種。但 φP受工 藝 條件和 韌 性要求限制不能 過 高，一般 φp=~, dp=~。? 陶瓷基復(fù)合材料的基體已有足夠強(qiáng)度，但脆性大， 陶瓷基復(fù)合的主要目的是 增韌補(bǔ)強(qiáng) ，而金屬基和樹脂基的復(fù)合作用是 增強(qiáng)補(bǔ)韌 。? 復(fù)合材料增強(qiáng)原理? 復(fù)合思想? 仿生思想：效仿和借鑒動(dòng)植物結(jié)構(gòu)形式。? 4 感應(yīng)效應(yīng)感應(yīng)效應(yīng) ：一種物質(zhì)的表現(xiàn)結(jié)構(gòu)使與之接觸的另一種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。? 非線性效應(yīng)可細(xì)分為乘積效應(yīng)、系統(tǒng)效應(yīng)、誘導(dǎo)效應(yīng)和共振效應(yīng)。? 平均效應(yīng)也稱加和效應(yīng)，由 混合定則混合定則 表述：? pc=Σ(pi)nφi (91) ? 指復(fù)合材料的某一性能 pc由 單 一 組 分的同一性能 pi加和而得； φi為 體 積 分?jǐn)?shù)； n是由實(shí)驗(yàn) 確定的常數(shù) (1≤n≤1)。? 高溫性能好：常用無機(jī)纖維 (Al2O3, C, W, SiC, B, SiO2)在數(shù)百攝氏度時(shí)強(qiáng)度和模量基本不變。? 通常由 基體基體 、 增強(qiáng)體增強(qiáng)體 及 兩者的 界面界面 組成。? 抗疲勞性能：材料在交變載荷作用下，由于內(nèi)部裂紋的形成和擴(kuò)展而導(dǎo)致的低應(yīng)力破壞的抵抗性能。? 復(fù)合效應(yīng)： 復(fù)合效應(yīng)復(fù)合效應(yīng) 主要指復(fù)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 。? 混雜復(fù)合材料是由兩種以上纖維增強(qiáng)同一基體或兩種相容基體的復(fù)合材料。? 復(fù)合材料的 界面效應(yīng)界面效應(yīng) 可歸納為 6種 ：? 1 阻斷效應(yīng)阻斷效應(yīng) ：阻止裂紋擴(kuò)展，減緩應(yīng)力集中，中斷材料破壞等。 制造復(fù)合功能材料時(shí)，第二相粒子尺寸必須小于其工作波長(zhǎng)。 基體主要用于固定和黏附增強(qiáng)體 ，并通過界面 將所受載荷傳遞給增強(qiáng)體 ，而自身只承受少量載荷；基體還 隔離各
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