陶瓷基復合材料(3)-資料下載頁
2025-05-01 23:02本頁面
【正文】 iC聚合物轉變（浸漬與熱解）C / CC / SiC第四章 陶瓷基復合材料界面 界面的定義：兩相（增強相與基體）的 界面 是一個表面，通過這個表面材料的性能，如原子晶格、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、拉伸強度、斷裂韌性等都有明顯的不連續(xù)性。 復合材料的界面 ? 復合材料中的界面面積很大； ? 通常情況下，增強相與基體組成的界面都沒有達 到熱力學平衡。 第四章 陶瓷基復合材料界面 復合材料內的界面面積 一塊復合材料的長、寬、高別為 l、 w、 h， 其中含有 N 根長為 l、 直徑為 d 的連續(xù)纖維，則纖維的體積分數(shù)為： 如果定義界面面積為 IA， 則有： IA = N?dl hwlldNV f???????24?復合材料的體積纖維體積 復合材料內的界面面積 從上面二式中可得： 設這塊復合材料的體積為 1 m2 ， Vf為 ， 則有 )1)()(4(dvlw hI fA ?)(1 2mdI A ? 復合材料內的界面面積 復合材料內的界面面積 對于顆粒增強的復合材料來說，可以計算得到： 若 VP = dvdNI PA62 ???? ?)( 2mdI A ? 復合材料內的界面晶體學性質 從晶體學角度看，界面有共格、半共格和非共格三種。 復合材料內的界面晶體學性質 浸潤性 浸潤性代表了一種液體在一種固體表面擴展的能力。 浸潤性 當一個液滴在固體界面時，在熱力學上只有 ?sl + ?lv ?sv 液滴才能在固體表面擴展開來。 達到平衡的條件是： ?sl + ?lv cos? = ?sv 其中 ?就是接觸角： ][c os1lvslsv???? ?? ? 浸潤性 ? = 0176。時，液體完全浸潤固體； 0176。 ? 180176。時，液體部分浸潤固體； ? = 180176。時，完全不浸潤。 隨著 ?值下降，浸潤的程度增加。實際上當 ? 90176。時就認為不發(fā)生液體浸潤。 浸潤與界面的粘結是不同的，浸潤只是強粘結界面的必要條件，而非充分條件。 陶瓷基復合材料界面的粘結 兩相界面的粘結（粘接、粘合或粘著等）方式有多種，如靜電粘結、機械作用粘結、浸潤粘結、反應粘結等等。 對于陶瓷基復合材料來講，界面的粘結形式主要有兩種，即機械粘結和化學粘結。 ? 機械粘結 ① 由于基體的收縮率較大，冷卻收縮后基體將增強相包裹產(chǎn) 生壓應力。 ② 通過滲透、高溫擴散等基體滲入或浸入增強纖維的表面而 形成機械結合。 陶瓷基復合材料界面的粘結 界面的剪應力 ?為： ?i = ??i ?為摩擦系數(shù)， 通常， 機械粘結為低能量 弱粘結，其界面強度較 化學粘結低。 陶瓷基復合材料界面的粘結 ? 化學粘結 通過原子或分子的擴散在界面上形成了固溶體或化合物，此時即為化學粘結。 擴散控制的反應中，有 其中， x 是反應區(qū)的厚度， D是擴散系數(shù)， t 則為時間。而且 D 可按照 Arrhenius方程計算： Dtx ?)ex p (0 RTQDD ?? 陶瓷基復合材料界面的作用 界 面的作用 陶瓷基復合材料界面的作用 陶瓷基復合材料界面的作用 界面的改善 陶瓷基復合材料界面的作用
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