材料科學(xué)基礎(chǔ)之復(fù)合效應(yīng)與界面-文庫吧在線文庫
【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 ， 界面無 結(jié) 合的非晶體基體復(fù)合材料的 強 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? 料的強度由基體強度 σ mu和? 增強纖維強度 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 的基體 應(yīng) 力； Lc為纖維臨 界 長 度 (因拉 長 而斷裂 時 的增 長 度 )； L為纖維長 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)增強體表面能很小不能被潤濕時，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) 機械結(jié)合：類似前述金屬基復(fù)合材料。C保溫 50小 時 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 體的 鎢絲 強 度已 經(jīng) 下降。如用碳纖維增強鋁基材料時，在碳纖維表面化學(xué)氣相沉積含氯的TiB2薄層，則鋁對碳纖維的浸潤能力大為改善，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)從四個方面著手 ：? (1) 降低界面殘余應(yīng)力 ：界面殘余應(yīng)力會引發(fā)裂紋，解決辦法是對增強體表面作梯度涂層， 使其模量有漸變特性 ；降低制造溫度， 減小溫差應(yīng)力 等。但對于纖維增強復(fù)合材料， 纖維難于與基體脫粘拔出，會導(dǎo)致韌性降低 。? (2) 浸潤 浸吸附結(jié)合：增強體被基體浸潤，即物理吸附所產(chǎn)生的界面結(jié)合。? 一般情況下結(jié)合強度隨反應(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) 機械結(jié)合：指 僅由粗糙表面和因基體收縮包緊增強體產(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度大大高于抗壓強度，但拉伸和壓縮模量相差不大；在垂直于纖維方向的拉伸強度低于基體強度，但壓縮強度大于基體強度，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 計算 , 但 對 拉伸 計 算更 為 精確 。加入的粒子尺寸過小不易產(chǎn)生增強效果；過大會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，出現(xiàn)自發(fā)微裂紋。? 非晶體基體復(fù)合材料的強度計算公式分兩種。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度，但脆性大， 陶瓷基復(fù)合的主要目的是 增韌補強 ，而金屬基和樹脂基的復(fù)合作用是 增強補韌 。? 復(fù)合材料增強原理? 復(fù)合思想? 仿生思想：效仿和借鑒動植物結(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是由實驗 確定的常數(shù) (1≤n≤1)。? 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。? 通常由 基體基體 、 增強體增強體 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，第二相粒子尺寸必須小于其工作波長。 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
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