論復合材料中的界面問題及其對性能的影響-文庫吧資料
2025-03-31 07:59本頁面
【正文】 良[8]等人利用FESEM對擠壓鑄造工藝制成的SiCp/2014Al復合材料的界面反應產(chǎn)物的形貌進行了觀察和分析，發(fā)現(xiàn)從SiCp/Al電化學提取的顆粒表面有三維立體形狀的Al4C3形成，并呈六方片狀結(jié)構，其形貌如下圖1所示。不同的界面模型有其相應的適用對象。下面以SiC顆粒增強的Al基復合材料為例，就其界面反應和界面優(yōu)化的問題進行討論。如A. Hojima 等人發(fā)現(xiàn)纖維含有B4C涂層的Cf / SiC復合材料與纖維不含涂層的Cf / SiC 復合材料在同樣的溫度處理時，Si 原子幾乎不擴散到碳纖維內(nèi)部，說明B4C 涂層具有很好的阻擋作用，對于改善界面結(jié)合和提高纖維強度保留率十分有利。當復合材料發(fā)生斷裂時，拔出可以發(fā)生在鞘層與芯之間；(4) 纖維表面涂層。如美國Textron 公司制造的SCS22 和SCS26 纖維。利用添加組分在界面處的偏聚來調(diào)整基體與纖維間的物理和化學相容性、避免或減小纖維與基體間的有害化學反應，從而達到改善界面特性的作用； (2) 復合材料制備過程中，在纖維表面原位形成富碳層；(3) 采用復合纖維(duplex fiber)。高溫下基體與纖維之間的互擴散(甚至化學反應) ，不僅使纖維與基體間的界面結(jié)合增強，而且導致纖維本身性能大幅度降低，因此，界面相必須具有阻止或抑制纖維與基體間原子互擴散和化學反應的作用。由于纖維是主要的載荷承擔者，因此界面相必須有足夠的強度來傳遞載荷，使纖維承受大部分載荷；(3) 緩解層作用。根據(jù)纖維增強陶瓷基復合材料對界面相的要求， 理想的界面相應具有以下功能：(1) 松粘層作用。實驗證明，界面改性是目前較為理想的方法。一般情況下，如不經(jīng)過特別處理（如采用纖維涂層等），基體對纖維的損傷較為嚴重，而且纖維與基體間的界面結(jié)合也較強（包括物理與化學結(jié)合），從而導致復合材料呈現(xiàn)脆性斷裂。由此得到結(jié)論是，具有良好界面的晶須在刀具氮化硅材料中引起了裂紋的偏轉(zhuǎn)，更多地吸收了斷裂能，增加了材料的斷裂韌性。未加入刀具材料，受壓后立即形成直而長的裂紋，而加入晶須后的材料受壓后，形成的裂紋短而不規(guī)則，呈折線狀。圖3和圖4是加入晶須前后的氮化硅刀具材料的斷裂狀態(tài)對比。從橫斷面的狀態(tài)可以看出，M圈層的存在保護了β－SiC晶須不出現(xiàn)一般燒結(jié)過程中容易產(chǎn)生的β－α相變現(xiàn)象。成分分析表明，晶須的外圈中含有5%的界面改性元素（代號M）。從圖2A的縱斷面上，可以觀察到晶須周圍形成了顏色更加明亮的均勻表面層；從晶須的橫斷面上，可以觀察到晶須內(nèi)部形成了同心圈狀結(jié)構。加入10－20%SiC晶須后氮化硅在13
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