陶瓷基復(fù)合材料界面

1、第四章第四章 陶瓷基復(fù)合材料界面陶瓷基復(fù)合材料界面第四章第四章 陶瓷基復(fù)合材料界面陶瓷基復(fù)合材料界面4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積復(fù)合材料內(nèi)的界面面積一塊復(fù)合材料的長、寬、高別為一塊復(fù)合材料的長、寬、高別為l、w、h，其中含有其中含有 n 根根長為長為 l、直徑為直徑為 d 的連續(xù)纖維，則纖維的體積分?jǐn)?shù)為：的連續(xù)纖維，則纖維的體積分?jǐn)?shù)為： 如果定義界面面積為如果定義界面面積為ia， 則有：則有：ia = n dlhwlldnvf24復(fù)合材料的體積纖維體積4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積復(fù)合材料內(nèi)的界面面積從上面二式中可得：從上面二式中可得：設(shè)這塊復(fù)合材料的體積為設(shè)這塊復(fù)合材料的體積為 1 m2 ，vf為

2、為 0.25， 則有則有)1)()(4(dvlwhifa)(12mdia4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積復(fù)合材料內(nèi)的界面面積4.1復(fù)合材料內(nèi)的界面面積復(fù)合材料內(nèi)的界面面積對于顆粒增強的復(fù)合材料來說，可以計算得到：對于顆粒增強的復(fù)合材料來說，可以計算得到：若若vp = 0.25dvdnipa62)(5 . 12mdia4.2復(fù)合材料內(nèi)的界面晶體學(xué)性質(zhì)復(fù)合材料內(nèi)的界面晶體學(xué)性質(zhì)從晶體學(xué)角度看，界面有共格、半共格和非共格三種。從晶體學(xué)角度看，界面有共格、半共格和非共格三種。4.2復(fù)合材料內(nèi)的界面晶體學(xué)性質(zhì)復(fù)合材料內(nèi)的界面晶體學(xué)性質(zhì) 4.3浸潤性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。浸潤性代表

3、了一種液體在一種固體表面擴展的能力。 4.3浸潤性浸潤性當(dāng)一個液滴在固體界面時，在熱力學(xué)上只有當(dāng)一個液滴在固體界面時，在熱力學(xué)上只有 sl + lv sv液滴才能在固體表面擴展開來。液滴才能在固體表面擴展開來。達(dá)到平衡的條件是：達(dá)到平衡的條件是： sl + lv cos = sv其中其中 就是接觸角：就是接觸角： cos1lvslsv4.3浸潤性浸潤性 = 0時，液體完全浸潤固體；時，液體完全浸潤固體； 0 90時就認(rèn)時就認(rèn)為不發(fā)生液體浸潤。為不發(fā)生液體浸潤。浸潤與界面的粘結(jié)是不同的，浸潤只是強粘結(jié)界面的必要浸潤與界面的粘結(jié)是不同的，浸潤只是強粘結(jié)界面的必要條件，而非充分條件。條件，而非充分條

4、件。4.4陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)兩相界面的粘結(jié)（粘接、粘合或粘著等）方式有多種，如兩相界面的粘結(jié)（粘接、粘合或粘著等）方式有多種，如靜電粘結(jié)、機械作用粘結(jié)、浸潤粘結(jié)、反應(yīng)粘結(jié)等等。靜電粘結(jié)、機械作用粘結(jié)、浸潤粘結(jié)、反應(yīng)粘結(jié)等等。對于陶瓷基復(fù)合材料來講，界面的粘結(jié)形式主要有兩種，對于陶瓷基復(fù)合材料來講，界面的粘結(jié)形式主要有兩種，即機械粘結(jié)和化學(xué)粘結(jié)。即機械粘結(jié)和化學(xué)粘結(jié)。 機械粘結(jié)機械粘結(jié) 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)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(yīng)力。生壓應(yīng)力。 通過滲透、高溫擴散等基體滲入或浸入增強纖維的表面而通過滲透、

5、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(jié)合。形成機械結(jié)合。4.4陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)界面的剪應(yīng)力界面的剪應(yīng)力 為：為： i = i 為摩擦系數(shù)，為摩擦系數(shù)，通常，通常，0.1 - 0.6機械粘結(jié)為低能量機械粘結(jié)為低能量弱粘結(jié)，其界面強度較弱粘結(jié)，其界面強度較化學(xué)粘結(jié)低?；瘜W(xué)粘結(jié)低。4.4陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié)陶瓷基復(fù)合材料界面的粘結(jié) 化學(xué)粘結(jié)化學(xué)粘結(jié)通過原子或分子的擴散在界面上形成了固溶體或化合物，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(xué)粘結(jié)。此時即為化學(xué)粘結(jié)。擴散控制的反應(yīng)中，有擴散控制的反應(yīng)中，有其中，其中，x 是反應(yīng)區(qū)的厚度，是反應(yīng)區(qū)的厚度，d是擴散系數(shù)，是擴散系數(shù)，t 則為時間。而且則為時間。而且 d 可按照可按照arrhenius方程計算：方程計算：dtx )exp(0rtqdd4.5陶瓷基復(fù)合材料界面的作用陶瓷基復(fù)合材料界面的作用4.5.1界界面的作用面的作用4.5陶瓷基復(fù)合材料界面