復(fù)合材料-第四章復(fù)合材料界面-在線瀏覽
2025-07-18 10:07本頁(yè)面
【正文】 層 鎢絲 / 銅 Al2O3纖維 / 銅 Al2O3纖維 / 銀 硼纖維（表面涂 BN） / 鋁 不銹鋼絲 / 鋁 SiC纖維（ CVD） / 鋁 硼纖維 / 鋁 硼纖維 / 鎂 鍍鉻的鎢絲 / 銅 碳纖維 / 鎳 鎢絲 / 鎳 合金共晶體絲 / 同一合金 鎢絲 /銅 鈦合金 碳纖維 / 鋁（＞ 580℃ ） Al2O3纖維 / 鈦 硼纖維 / 鈦 硼纖維 / 鈦 鋁 SiC纖維 / 鈦 SiO2纖維 / 鋁 （ 1）機(jī)械結(jié)合（物理結(jié)合） …… 產(chǎn)生類型 Ⅰ 界面 定義：基體與增強(qiáng)體之間僅僅依靠純粹的粗糙表面相互嵌入 （ 互鎖 ） 作用 ， 以及借助基體收縮應(yīng)力包緊纖維時(shí)產(chǎn)生的摩擦而進(jìn)行的連接 ， 稱為機(jī)械結(jié)合 。 采用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法生產(chǎn)的硼纖維 ， 表面是玉米棒狀 ， 與金屬鋁進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散復(fù)合時(shí) ， 由于溫度升高使鋁變軟 ， 經(jīng)外力壓實(shí)鋁填充硼纖維的粗糙表面 ， 形成與硼纖維的機(jī)械結(jié)合 。 浸潤(rùn)作用通常是主要的 ，而溶解是次要的 ， 因?yàn)橐话阍诟邷叵略拥臄U(kuò)散時(shí)間很短 。 （ 3） 反應(yīng)結(jié)合 ……… 產(chǎn)生類型 Ⅲ 界面 定義：基體與纖維間發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ， 在界面上形成一種新的化合物而產(chǎn)生的結(jié)合稱為反應(yīng)結(jié)合 。 反應(yīng)結(jié)合的本質(zhì)：能夠發(fā)生反應(yīng)的兩種元素或化合物 ， 通過相互接觸和相互擴(kuò)散發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng) 。 要實(shí)現(xiàn)良好的反應(yīng)結(jié)合 ， 必須選擇最佳的制造工藝參數(shù) (溫度 、 壓力 、時(shí)間 、 氣氛等 )來控制界面反應(yīng)的程度 。 就改善復(fù)合材料的疲勞性能而言 ，界面強(qiáng)度稍強(qiáng)一些為好 。 因此 ， 金屬基復(fù)合材料的界面能否在所允許的高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定 ， 是非常重要的 。 （ 1） 物理因素 界面的溶解與析出 是影響金屬基復(fù)合材料第 Ⅱ類界面穩(wěn)定性的物理因素 。 有的復(fù)合材料還會(huì)出現(xiàn)先溶解后又析出的現(xiàn)象 。 例 1 粉末冶金制備的 W絲 /Ni， 鎢在鎳中有很大的固溶度 ， 在 1100℃ 左右使用 50小時(shí)后 ， 鎢絲發(fā)生溶解 ， 造成鎢絲直徑僅為原來的 60%， 大大影響鎢絲的增強(qiáng)作用 ， 如不采取措施 ， 將產(chǎn)生嚴(yán)重后果 。 例 2 碳纖維增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料 。 而且隨溫度的提高鎳滲入量增加 ， 在碳纖維表層產(chǎn)生鎳環(huán) ， 嚴(yán)重?fù)p傷了碳纖維 ， 使其強(qiáng)度嚴(yán)重下降 。 (2)化學(xué)因素 界面反應(yīng) 是影響具有第 Ⅲ 類界面的復(fù)合材料界面穩(wěn)定性的化學(xué)因素 。 （ a） 連續(xù)界面反應(yīng) 金屬基復(fù)合材料在熱處理以及在使用時(shí)經(jīng)歷不同的熱過程中 ， 界面反應(yīng)可連續(xù)進(jìn)行 。 隨著反應(yīng)溫度和時(shí)間的增加 ， 反應(yīng)層厚度增大 ， 高溫時(shí)在很短時(shí)間內(nèi)就可以達(dá)到足以引起破壞的厚度 。 由于硼原子向外擴(kuò)散 ， 在纖維的表層留下孔洞 ， 孔洞面積可達(dá) 10%以上 ，這會(huì)對(duì)硼纖維的強(qiáng)度產(chǎn)生極不利影響 。高溫時(shí)在很短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物就可以達(dá)到足以引起破壞的厚度 。 例如硼纖維 /鈦合金 （ TiAl1V1Mo） ,硼與鈦在界面首先發(fā)生反應(yīng)： Ti(Al) + B → (TiAl)B2 + Ti → TiB 2 + Ti(Al) 電子探針證實(shí)了界面反應(yīng)的最終產(chǎn)物是 TiB2。 界面上的氧化層穩(wěn)定性差 ,在長(zhǎng)時(shí)間熱環(huán)境下容易發(fā)生球化而影響復(fù)合材料的性能 。 在一定溫度下 ， 由于鋁與氧親和力強(qiáng) ，可以還原 BO2， 生成 Al2O3， 這種界面結(jié)合亦稱之為氧化結(jié)合 。
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