復合材料概論個人整理版(考試專用)

1、第一章 總論1.2 復合材料的定義什么是復合材料 ? (Composition Materials , Composite)復合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。復合材料基體(連續(xù)相)增強材料(分散相)1.3 復合材料的命名復合材料在世界各國還沒有統(tǒng)一的名稱和命名方法，比較共同的趨勢是根據(jù)增強體和基體的名稱來命名，通常有以下三種情況：（1）強調(diào)基體時以基體材料的名稱為主如樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料等。（2）強調(diào)增強體時以增強體材料的名稱為主如玻璃纖維增強復合材料、碳纖維增強復合材料、陶瓷顆粒增強復合材料等。（3）基體材料名稱與增強體材

2、料并用。這種命名方法常用來表示某一種具體的復合材料，習慣上把增強體材料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面。例如：“玻璃纖維環(huán)氧樹脂復合材料”，或簡稱為“玻璃/環(huán)氧復合材料”。碳纖維和金屬基體構(gòu)成的復合材料叫“金屬基復合材料”，也可寫為“碳/金屬復合材料”。碳纖維和碳構(gòu)成的復合材料叫“碳/碳復合材料”。國外還常用英文編號來表示，如MMC（Metal Matrix Composite）表示金屬基復合材料，F(xiàn)RP（Fiber Reinforced Plastics）表示纖維增強塑料，而玻璃纖維/環(huán)氧則表示為GF/Epoxy, 或G/Ep(G-Ep)1.4 復合材料的分類按增強材料形態(tài)分類：連續(xù)纖

3、維復合材料、短纖維復合材料、粒狀填料復合材料、編織復合材料、其他: 層疊、骨架、涂層、片狀、天然增強體按增強纖維種類分類：玻璃纖維復合材料、碳纖維復合材料、有機纖維復合材料、金屬纖維復合材料、陶瓷纖維復合材料、混雜復合材料。按基體材料分類：聚合物基復合材料、金屬基復合材料、無機非金屬基復合材料按材料作用分類：結(jié)構(gòu)復合材料、基體材料和增強體材料、功能復合材料同質(zhì)復合材料：增強材料和基體材料屬于同種物質(zhì)，如碳/碳復合材料。異質(zhì)復合材料：前面提及的復合材料多屬此類。1.5 復合材料的基本性能復合材料的特點：1.可綜合發(fā)揮各種組成材料的優(yōu)點，使一種材料具有多種性能，具有天然材料所沒有的性能；2.可按對

4、材料性能的需要進行材料設(shè)計和制造；3.可制成所需的任意形狀的產(chǎn)品。復合材料性能的影響因素：取決于增強相的性能、含量及分布狀況，基體相的性能、含量，以及它們之間的的界面結(jié)合、成型工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計等。聚合物基復合材料的主要性能（）比強度大、比模量大；（）耐疲勞性能好；（）減震性好；（）過載時安全性好；（）具有多種功能性；（）有很好的加工工藝性。燒蝕是指材料在高溫時，表面發(fā)生分解，引起氣化，與此同時吸收熱量，達到冷卻的目的，隨著材料的逐漸消耗，表面出現(xiàn)很高的吸熱率。耐燒蝕性好；有良好的耐磨性能；高度的電絕緣性能；優(yōu)良的耐磨蝕性能；有特殊的光學、電學、磁學特性。金屬基復合材料的主要性能（）高比強度、高比

5、模量；（）導熱、導電性能；（）熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好；（）良好的高溫性能；（）耐磨性好；（）良好的疲勞性能和斷裂性能；（）不吸潮、不老化、氣密性好。陶瓷基復合材料的主要性能高溫強度和韌性高、耐輻射效率高、抗氧化、抗開裂等。例如：碳纖維增強碳化硅、碳化硅纖維增強碳化硅分別在1700ºC和1200ºC下保持20ºC時的抗拉強度。復合材料的性能是根據(jù)使用條件進行設(shè)計的。（1）使用溫度和材料硬度： 樹脂基： 60250ºC； 金屬基： 400 600ºC； 陶瓷基： 10001500ºC。 硬度：陶瓷基 > 金屬基 > 樹脂基

6、。 （2）力學性能：從強度方面來講，三類復合材料都可獲得較高的強度。（3）耐老化性能：陶瓷基 > 金屬基 > 樹脂基。（4）導熱性能： 金屬基： 50 65W/(m·K)； 陶瓷基： 0.7 3.5W/(m·K)； 樹脂基： 0.35 0.45W/(m·K)。（5）耐化學腐蝕性能：一般來講陶瓷基和樹脂基復合材料優(yōu)于金屬基復合材料。（6）生產(chǎn)工藝和成本高低： 陶瓷基 > 金屬基 > 樹脂基。1.6 復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)1、復合材料的三個結(jié)構(gòu)層次： 一次結(jié)構(gòu)單層材料微觀力學 二次結(jié)構(gòu)層 合 體宏觀力學 三次結(jié)構(gòu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)力學（）一次結(jié)構(gòu)由基體

7、和增強材料復合而成的單層材料，其力學性能決定于組分材料的力學性能、相幾何（各相材料的形狀、分布、含量）和界面區(qū)的性能。微觀力學：研究各相材料之間的相互作用。（）二次結(jié)構(gòu)由單層材料層合而成的層合體，其力學性能決定于單層材料的力學性能和鋪層幾何（各單層的厚度、鋪設(shè)方向、鋪層序列）。宏觀力學：將各相材料的影響僅作為復合材料的平均表現(xiàn)性能來考慮。（）三次結(jié)構(gòu)指通常所說的工程結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，其力學性能決定于層合體的力學性能和結(jié)構(gòu)幾何。結(jié)構(gòu)力學：以纖維增強復合材料層壓結(jié)構(gòu)為研究對象。2、復合材料設(shè)計的三個層次：一次結(jié)構(gòu)單層材料設(shè)計 二次結(jié)構(gòu)鋪層設(shè)計三次結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計單層材料設(shè)計：正確選擇增強材料、基體材料及

8、配比； 鋪層設(shè)計：對鋪層材料的鋪層方案作出合理安排；結(jié)構(gòu)設(shè)計：確定產(chǎn)品及其結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。第二章復合材料的基體材料復合材料 = 基體材料 + 增強材料?；w材料主要包括三部分：金屬基體材料、陶瓷基體材料、聚合物基體材料2.1 金屬基體材料金屬基復合材料學科主要涉及材料表面、界面、相變、凝固、塑性形變、斷裂力學等。 金屬基復合材料中，基體主要是各種金屬或金屬合金。2.1.1 選擇基體的原則Al、Mg、Ti、Ni、Cu、Fe、Zn、Pb及其合金，金屬間化合物（TiAl、NiAl等）。1、金屬基復合材料的使用要求金屬基復合材料構(gòu)件的使用性能要求是選擇金屬基體材料最重要的依據(jù)。（1）航天航空： 高比

9、強度和比模量以及尺寸穩(wěn)定性 選輕金屬，Al、Mg及其合金（2）高性能發(fā)動機： 高比強度和比模量，耐高溫性能 選Ti、Ni及其合金（3）汽車發(fā)動機： 耐熱、耐磨、導熱、成本低廉 選Al合金（4）集成電路： 高導熱、低膨脹 選Ag、Cu、Al 2、金屬基復合材料組成特點（1）連續(xù)纖維增強的復合材料 基體的主要作用應(yīng)是以充分發(fā)揮增強纖維的性能為主，基體本身應(yīng)與纖維有良好的相容性和塑性，而并不要求基體本身有很高的強度。選用塑性較好的基體。（2）非連續(xù)增強（顆粒、晶須、短纖維）的復合材料 基體是主要承載物，基體的強度對復合材料具有決定性的影響。 選用高強度合金作為基體。3、基體金屬與增強物的相容性化學性

10、質(zhì)穩(wěn)定，潤濕性好，膨脹系數(shù)差要小，以確保兩相界面具有足夠的結(jié)合力。抑制界面反應(yīng)。 2.1.2 結(jié)構(gòu)復合材料的基體結(jié)構(gòu)復合材料的基體大致可分為輕金屬基體和耐熱合金基體兩大類。1. 用于450以下的輕金屬基體：鋁、鎂及其合金2. 用于450-700的復合材料的金屬基體：鈦及其合金3. 用于1000以上的高溫復合材料的的金屬基體：鎳基、鐵基耐熱合金和金屬間化合物2.1.3 功能復合材料的基體主要的金屬基體是Al及其合金、Cu及其合金、Ag、Pb、Zn等。電子封裝：Al和Cu。 耐磨零部件：Al、Mg、Zn、Cu、Pb等金屬 及合金。集電和電觸頭：Al、Cu、Ag及合金。2.2 陶瓷材料用作基體材料用

11、的陶瓷一般應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性質(zhì)、與纖維或晶須之間有良好的界面相容性以及較好的工藝性能等。常用的陶瓷基體主要包括：玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。氧化物陶瓷：A1203，MgO，SiO2，ZrO2， 莫來石(3A12O3·2SiO2)等。非氧化物陶瓷：氮化物、碳化物、硼化物和硅化物。2.3 聚合物材料2.3.1 聚合物基體的種類、組分和作用1聚合物基體的種類 不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂及各種熱塑性聚合物等。 2聚合物基體的組分 聚合物是聚合物基體的主要組分，除此還包括其他輔助材料，如固化劑、增韌劑、稀釋劑、催化劑等。3聚合物基體的作用 復合材料中的基體有三種主要作

12、用： （1）把纖維粘在一起；（2）分配纖維間的載荷；（3）保護纖維不受環(huán)境影響。4. 聚合物基體的選擇聚合物基體的選擇應(yīng)遵循下列原則：（1）能夠滿足產(chǎn)品的使用需要；（2）對纖維具有良好的浸潤性和粘接力；（3）容易操作；（4）低毒性、低刺激性。（5）價格合理。2.3.2 聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1聚合物的結(jié)構(gòu) 聚合物結(jié)構(gòu)的主要特點：（1）聚合物的分子鏈由很大數(shù)目（103105）的結(jié)構(gòu)單元組成，每個結(jié)構(gòu)單元相當于一個小分子。（2）鏈長有限的聚合物分子含有官能團或端基。（3）聚合物分子間的作用力對于聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及復合材料的物理力學性能有密切關(guān)系。2聚合物的性能（1）聚合物的力學性能熱固性樹脂：固化后的

13、力學性能不高，決定聚合物強度的主要因素是分子內(nèi)及分子間的作用力。熱塑性樹脂：1）具有明顯的力學松弛現(xiàn)象；2）在外力作用下，形變較大，當應(yīng)變速度不太大時，可具有相當大的斷裂延伸率；3）抗沖擊性能較好。（2）聚合物的耐熱性能a）聚合物的結(jié)構(gòu)與耐熱性 為改善材料耐熱性能，聚合物需具有剛性分子鏈、結(jié)晶性或交聯(lián)結(jié)構(gòu)。b） 聚合物的熱穩(wěn)定性 提高聚合物熱穩(wěn)定性的途徑：提高聚合物分子鏈的鍵能，避免弱鍵存在；在聚合物鏈中引入較大比例的芳環(huán)和雜環(huán)。（3）聚合物的耐蝕性能復合材料的耐化學腐蝕性能與樹脂的類別、性能、含量（尤其是表面）有很大的關(guān)系。（4）聚合物的介電性能聚合物具有良好的電絕緣性能。一般而言，樹脂大分

14、子的極性越大，則介電常數(shù)越大、電阻率越小、擊穿電壓越小、介質(zhì)損耗角越大，材料的介電性能越差。（5）聚合物的其他物理性能2.3.3 熱固性樹脂1不飽和聚酯樹脂 由飽和二元酸、不飽和二元酸與二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)合成的線型預(yù)聚體。a.結(jié)構(gòu)特征飽和二元酸結(jié)構(gòu)不飽和二元酸結(jié)構(gòu)b.固化交聯(lián)劑 乙烯、苯乙烯、丁二烯等單體。引發(fā)劑 過氧化物。促進劑 苯胺類和有機鈷。c.固化特點固化是一放熱反應(yīng)，其過程可分為三個階段：（1） 膠凝階段（2）硬化階段（3）完全固化階段d.特點（1）粘度低，工藝性好。（2）綜合性能好，價廉，用量約占80% （3）苯乙烯等揮發(fā)大有毒，體積收縮大，耐熱性、強度和模量較低。（4）一般不與高強

15、度的碳纖維復合，與玻璃纖維復合制作次受力件。2環(huán)氧樹脂a. 雙酚型通式：線性預(yù)聚體通式：線性預(yù)聚體 雙酚型環(huán)氧含硬性苯環(huán), 鏈剛性較高, 只能用聚合度低的樹脂。耐熱性好, 強度高, 韌性差。固化特點：環(huán)氧活性基都在鏈兩端，固化交聯(lián)度不高。b. 非雙酚型鏈內(nèi)含有環(huán)氧基,交聯(lián)密度高,結(jié)合強度及耐熱性均提高。三聚氰酸環(huán)氧含三氮雜環(huán)，有自熄性，耐電弧性好。c. 胺基環(huán)氧 結(jié)構(gòu)中含高極性的酰胺鍵（-NHCO-），粘結(jié)性好，力學性能較高；但耐水性差，電性能有所下降。d. 脂環(huán)族環(huán)氧 結(jié)構(gòu)中不含苯環(huán)，含脂環(huán) ，穩(wěn)定性更高，熱學性能好，耐紫外線，不易老化。粘度低，工藝性好。e. 脂肪族環(huán)氧 高韌性環(huán)氧 無六環(huán)

16、狀硬性結(jié)構(gòu)，沖擊韌性好，但與纖維結(jié)合力較差。 環(huán)氧樹脂固化：環(huán)氧樹脂分子中都含有活潑的環(huán)氧基團，可與多種固化劑交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。常用固化劑：二元胺類、二元酸酐類。若選用芳香族胺或咪唑類固化劑，強度及耐熱性可進一步提高，但沖擊韌性會有一定的影響。環(huán)氧樹脂特點：（1）粘附力好，韌性較好，收縮率低。復合材料強度高，尺寸穩(wěn)定。（2）電性能好。介電強度高，耐電弧優(yōu)良的絕緣材料。（3）耐酸堿耐溶劑性強。（4）熱穩(wěn)定性良好。3酚醛樹脂 酚/醛 < 0.9，堿催化可得體型熱固性樹脂。固化：（1）加熱固化（2）加固化劑，如六次甲基四胺或有機酸。 堿性固化劑仍需加熱，酸性固化劑可室溫固化。特點：耐熱性高，

17、可達315。價格最低。粘附性較差，收縮率大，氣孔率高，性脆。改性：（1）引入柔性鏈。如：聚乙烯醇縮丁醛（2）降低樹脂中 -OH 基的含量。如：以苯胺或二甲苯取代部分苯酚。提高電性能。（3）硼酸改性酚。吸水性、耐熱性、脆性和電學性能均提高。 2.3.4 熱塑性樹脂與熱固性聚合物相比：（1）力學性能、耐熱性、抗老化性等較差。（2）工藝簡單、周期短、成本低、密度小、應(yīng)用廣。 柔性無極性鏈。與纖維浸潤性、結(jié)合力較差。復合增強效果有限。原料來源廣泛，價格低，普通民用。2. 聚酰胺（尼龍） 鏈中含大量酰胺基，鏈間以氫鍵連接。結(jié)合力強，強度高，耐磨性好，化學穩(wěn)定性好。使用溫度<100，吸水率高。 常用

18、品種：尼龍6、66、1010、610等。 3. 聚碳酸酯 剛性苯環(huán)，Tm = 225250, Tg = 145；變形小，抗蠕變，尺寸穩(wěn)定?？膳c玻璃纖維和碳纖維復合。4. 聚砜 以砜和苯環(huán)連結(jié)成硬性鏈，可在100150下長期使用，Tg>200；S+6處于最高價，抗氧化，耐輻射；抗蠕變，尺寸穩(wěn)定。成型溫度太高，達300?？膳c碳纖維復合。用于宇航和汽車工業(yè)。第三章 復合材料的增強材料在復合材料中，凡是能提高基體材料力學性能的物質(zhì)，均稱為增強材料。3.1 玻璃纖維（ Glass Fibre）3.1.1 概述3.1.2 玻璃纖維的分類以玻璃原料成分分類：有堿玻璃纖維 A Na-Ca-Si系普通玻璃

19、（Na2O>15%）中堿玻璃纖維 Na2O (10.512.5%) 用量少無堿玻璃纖維 E Ca-Al-B-Si系 用量大高強玻璃纖維 S Mg-Al-Si系 或B2O3系高彈玻璃纖維 M S系中加入BeO以單絲直徑分類：粗纖維 30m 無捻粗紗、無紡布初級纖維 20m 短切纖維、纖維氈中級纖維 1020m 高級纖維 310m 紡織超細纖維 < 4m以纖維外觀分類：無捻粗砂、有捻粗砂、短切纖維、空心玻璃纖維、玻璃粉、磨細纖維等以纖維特性分類：高強玻璃纖維、高模量玻璃纖維、耐高溫玻璃纖維、耐堿玻璃纖維、耐酸玻璃纖維、普通玻璃纖維3.1.2 玻璃纖維的性能1. 力學性能a. 抗拉強度：

20、比塊玻璃高一個數(shù)量級；直徑d，強度；長度，強度。b. 彈性模量：與鋁相當，為鋼的1/3倍。因密度低2.5，比模量高。c. 斷裂延伸率：低 3% 2. 熱學性能a. 導熱性：導熱系數(shù)比塊玻璃低12個數(shù)量級。b. 耐熱性：普通Na-Ca-Si玻纖 < 500;耐熱玻纖(石英，高硅氧) 可達2000以上。 3. 電性能堿玻璃電絕緣性差，隨溫度、濕度，絕緣性。無堿玻璃電絕緣性好。4. 耐蝕性纖維比表面積大，化學穩(wěn)定性差。加入網(wǎng)絡(luò)形成體可改善耐蝕性。a. 無堿玻璃耐水性好。b. 中堿玻璃耐酸性好。c. 無堿和中堿玻纖耐堿性相近。3.1.3 玻璃纖維的制備制玻璃球鉑金坩堝熔融小漏孔拉絲（1

21、02、204、408孔）涂浸潤劑并股成紗紡織成布、氈或帶。 浸潤劑作用：使纖維柔順，防止磨損。常用的有：石蠟乳液 復合前須清除聚醋酸乙烯酯 不必清除改性有機硅類 不必清除3.2 碳纖維（ Carbon Fibre ）3.2.1 概述v 由有機纖維經(jīng)高溫固相反應(yīng)（脫氫、交聯(lián)、環(huán)化、石墨化）而得，主要成分為碳的無機纖維。v 具有重量輕、強度高、模量高、導電、導熱、膨脹系數(shù)小、自潤滑、耐高溫、化學穩(wěn)定性好等特點。v 由于價格高，一般用于要求高強、耐高溫的重要結(jié)構(gòu)件，如航天航空、高檔體育器材中。3.2.2 碳纖維的分類根據(jù)碳纖維的性能分類：分高強、高模、中模和低性能碳纖維聚丙烯腈基纖維 高、中性能碳纖

22、維人造絲基(粘膠)纖維瀝青基纖維 低性能碳纖維； 其它(多環(huán)結(jié)構(gòu)的天然纖維)根據(jù)原絲類型分類：（1）聚丙烯腈基纖維；（2）粘膠基碳纖維；（3）瀝青基碳纖維；（4）木質(zhì)素纖維基碳纖維；（5）其他有機纖維基(各種天然纖維、再生纖維、縮合多環(huán)芳香族合成纖維)碳纖維。根據(jù)碳纖維功能分類：（1）受力結(jié)構(gòu)用碳纖維（2）耐焰碳纖維（3）活性碳纖維(吸附活性)（4）導電用碳纖維（5）潤滑用碳纖維（6）耐磨用碳纖維3.2.3 碳纖維的制造（1）碳化法 生產(chǎn)長纖維拉絲：濕法、干法或熔融狀態(tài)；牽伸：100300；穩(wěn)定：400加熱氧化；碳化：10002000；石墨化：20003000（2）氣相法 生產(chǎn)短纖維 在惰性氣

23、氛中小分子有機物（如烴或芳烴等）在高溫下沉積成纖維。3.2.4 碳纖維的性能1. 力學性能（1）強度約為GF的2倍。（2）模量約為GF的35倍。（3）密度低1.72，所以比強度、比模量高。（4）斷裂延伸率0.52%。2. 熱學性能：升華溫度高達3800，耐高溫性好。熱膨脹系數(shù)小，縱向為負。 3. 物理性能：導熱、導電、自潤滑。4. 化學性能：耐酸堿性強，高溫抗氧化性差。C纖維電極電位為正,與金屬復合易引起電化學腐蝕。3.3 芳綸纖維（ Kevlar, KF ）高強度有機纖維，由對苯二酰與對苯二胺縮聚而成。結(jié)構(gòu)與尼龍相似，含大量的高極性酰胺鍵，但含苯環(huán)硬性鏈。3.3.1 芳綸纖維的性能1. 力學

24、性能（1）拉伸強度高。（2）沖擊性能好，GF > KF > CF。（3）彈性模量高，CF > KF > GF。（4）斷裂延伸率在3%左右。（5）密度小1.44 1.45，比強度和比模量高。 2. 熱學性能：長期使用 < 200，熱膨脹系數(shù)縱向為負。3. 化學性能：耐中性化學品腐蝕，吸水率高。3.3.2 應(yīng)用航天航空：溫度不高的高強度結(jié)構(gòu)受力件；軍事：防彈器件；民用：如造船業(yè)、汽車、體育用品繩索。3.4 其他纖維3.4.1 碳化硅纖維（Silicon Carbide Fibre，SF）v SF的制造主要有化學氣相沉積法和燒結(jié)法。v 高強度、高模量,耐高溫、耐腐蝕、耐

25、輻射。v 可用于要求耐熱的高強度結(jié)構(gòu)件，主要與金屬基和陶瓷基復合。3.4.2 硼纖維（ Boron Fibre，BF）v 氣相法將B沉積在W絲或C纖維表面而得。v 高強度、高模量、密度小，相容性好。v 主要用于金屬和樹脂增強。3.4.3 氧化鋁纖維（Aluminia Fibre，AF）v 熔融垂直拉單晶的方法制備，價貴。v 具有優(yōu)良的耐熱性和抗氧化性。v 不足之處是密度大3.20g/cm3。v 主要用于金屬基增強。3.4.4 晶須：陶瓷晶須、金屬晶須v 是目前強度最高的品種，接近理論強度，比相應(yīng)的長纖維高一個數(shù)量級。v 復合增強效果不及長纖維，只能作為補強劑使用。v 價貴，用量有限。 纖維的柔

26、韌性及斷裂各種纖維在拉伸斷裂前不發(fā)生任何屈服碳纖維和玻璃纖維幾乎就是理想的脆性斷裂，斷裂時不發(fā)生截面積的縮小。 比性能比強度和比模量是纖維性能的一個重要指標。 熱穩(wěn)定性纖維的熱穩(wěn)定性與熔點有關(guān)。一般來講，材料的熔點越高，熱穩(wěn)定性就越好。在沒有空氣和氧氣的條件下，碳纖維具有非常好的耐高溫性能。第四章 復合材料的界面4.1 概述復合材料的界面是指基體與增強物之間化學成分有顯著變化的、構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。界面是復合材料的特征，可將界面的機能歸納為以下幾種效應(yīng)。（1）傳遞效應(yīng) （2）阻斷效應(yīng)（3）不連續(xù)效應(yīng)（4）散射和吸收效應(yīng)（5）誘導效應(yīng)4.2 典型界面結(jié)合4.2.1 物理結(jié)

27、合（機械咬合 + 次價鍵結(jié)合）v 液態(tài)基體滲入纖維表面微孔，固化后形成咬合界面。v 粗糙界面、低的表面能和低粘度，有利于物理結(jié)合。v 極性樹脂如：酚醛、聚酰胺、環(huán)氧等，與極性纖維具有良好的潤濕性，并可形成次價鍵結(jié)合。v 非極性樹脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，結(jié)合力弱，復合效果差。v CF表面極性差，經(jīng)氧化后可提高結(jié)合力。總之：v 物理結(jié)合是一種比較弱的結(jié)合方式。v 樹脂基復合材料若不經(jīng)特殊處理，多為物理結(jié)合。v 金屬基部分以物理方式結(jié)合。v 陶瓷基幾乎不以這種方式結(jié)合。4.2.2 擴散融合v 兩相成分不同，經(jīng)擴散或熔融形成過渡層，性質(zhì)介于兩相之間，結(jié)合力較強。v 金屬與陶瓷基復合溫度較高

28、，小分子和原子易于擴散，較常見。4.2.3 化學結(jié)合v 化學鍵結(jié)合力強。但當兩相親合力過強，可能發(fā)生化學反應(yīng)，界面形成較厚的脆性化合物時，性能反而下降。v 樹脂基復合材料：為提高兩相的潤濕性和結(jié)合力，通常采用偶聯(lián)劑處理纖維表面，或?qū)⑴悸?lián)劑直接加到液態(tài)樹脂中，以便形成化學鍵結(jié)合。v 金屬與陶瓷基復合材料：化學鍵結(jié)合常見。多數(shù)情況在界面上形成化合物層，脆性大，對力學性能不利。尤其是高溫使用的材料，應(yīng)防止界面反應(yīng)。4.3 增強材料的表面處理v 為改善纖維表面的浸潤性，提高界面結(jié)合力，對纖維進行的預(yù)處理 表面改性。v 要點：不同的復合體系應(yīng)采用不同的處理方法。 樹脂基 提高化學結(jié)合 金屬及陶瓷基 抑制

29、界面反應(yīng)4.3.1 玻璃纖維v GF成分為SiO2，表面吸水后成-OH，可與含-OH、COOH、-Cl的偶聯(lián)劑反應(yīng)成醚鍵結(jié)合。v 偶聯(lián)劑通式： R - M X M 中心離子Cr3+、 Si4+、 Ti3+等高價金屬離子。 R 可與聚合物交聯(lián)的基團。如不飽和雙鍵、氨基、環(huán)氧、巰基等。 X 可與玻纖表面醚化的活性基團。如：-Cl、-OH、-COOH、-OCH3、-OC2H5。 v 表面處理劑處理玻璃纖維的方法： 前處理法增強型浸潤劑 后處理法國內(nèi)外普遍采用的處理方法。 遷移法 4.3.2 碳纖維v 氧化法 提高表面粗糙度和極性。v 沉積法 CVD沉積碳晶須。v 電聚合法 接枝高分子支鏈。4.3.3

30、 芳綸等有機纖維等離子處理，使苯環(huán)氧化成 -COOH、 -OH、OOH等；或接枝聚合生成高分子支鏈。4.3.4 與金屬基復合的纖維v 目的： 提高浸潤性，抑制界面反應(yīng)。 CF、BF與金屬反應(yīng)活性高，化學相容性 差；氮化物、碳化物纖維反應(yīng)活性較低；Al2O3反應(yīng)活性最低。v 措施： （1）降低復合溫度，減少高溫停留時間。 （2）涂覆隔離層。如CF、BF表面涂SiC。 （3）鍍覆金屬層，改善浸潤性。如Al2O3纖維鍍Cu、Ni等。第五章 聚合物基復合材料聚合物基復合材料是以有機聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強材料組合而成。聚合物基復合材料的性能：1.具有較高的比強度和比模量2.抗疲勞性能好3.減震性能

31、好4.高溫性能好5.安全性好6.可設(shè)計性強、成型工藝簡單5.1.1 玻璃纖維增強熱固性塑料（GFRP）GFRP俗稱玻璃鋼。根據(jù)基體種類不同，GFRP分成三類：（1）環(huán)氧玻璃鋼（2）酚醛玻璃鋼（3）聚酯玻璃鋼GFRP的特點：（1）比重小(1.62.0)、比強度高；（2）良好的耐蝕性；（3）良好的絕緣性；（4）不受電磁作用的影響；（5）保溫、隔熱、隔音、減震等。 其缺點是剛性差、耐熱性差、導熱性差、易老化。（1）環(huán)氧玻璃鋼綜合力學性能最好，耐蝕性好；粘度大，加工困難。（2）酚醛玻璃鋼耐熱性最好，< 350長期使用，短期可達1000，耐電?。惠^脆，收縮大，有刺激作用。 （3）聚酯玻璃鋼加工性能

32、最好，低粘度，可室溫固化，價低，用量占80%；固化收縮大，耐酸堿性差。5.1.2 玻璃纖維增強熱塑性塑料（FR-TP）FR-TP的特點：（1）比重最輕1.11.6；（2）抗蠕變性明顯提高；（3）熱學性能大大改善>50%；（4）尺寸穩(wěn)定性提高。5.1.3 高強度、高模量纖維增強塑料高強度、高模量纖維增強塑料的特點：（1）比重輕、強度高、模量高和低的熱膨脹系數(shù)；（2）加工工藝簡單；（3）價格昂貴。1. 碳纖維增強塑料強度、剛度、耐熱性均好；粘結(jié)性差，且各向異性，價貴。2. 芳香族聚酰胺纖維增強塑料有壓延性、與金屬相似；耐沖擊、耐疲勞、抗震。3. 硼纖維增強塑料突出優(yōu)點是剛度好，高強高模纖維增

33、強塑料中性能最好；價貴。4. 碳化硅纖維增強塑料：突出優(yōu)點是與樹脂相容性好。5.2 聚合物基復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.1 概述復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計條件：（1）結(jié)構(gòu)性能要求 結(jié)構(gòu)所能承受的各種載荷，確保在使用壽 命內(nèi)的安全； 提供裝置各種配件、儀器等附件的空間； 隔絕外界的環(huán)境狀態(tài)而保護內(nèi)部物體。（2）載荷情況靜載荷 強度，剛度沖擊載荷 抗沖擊強度交變載荷 疲勞強度和疲勞壽命（3）環(huán)境條件 力學條件：加速度、沖擊、振動、聲音等； 物理條件：壓力、溫度、濕度等； 氣象條件：風雨、冰雪、日光等； 大氣條件：放射線、霉菌、鹽霧、風沙等。條件和主要影響結(jié)構(gòu)的強度和剛度，條件和主要影響結(jié)構(gòu)的腐蝕、磨損、老化等。

34、（4）結(jié)構(gòu)的可靠性與經(jīng)濟性 結(jié)構(gòu)可靠性分析可分為結(jié)構(gòu)靜強度可靠性和結(jié)構(gòu)疲勞壽命可靠性。 總成本最低時（即經(jīng)濟性最好）的可靠性為最合理。5.2.2 材料設(shè)計材料設(shè)計，指選用幾種原材料（基體材料和增強材料）組合制成具有所要求性能的材料的過程。 材料設(shè)計包括原料選擇、單層設(shè)計和層合板設(shè)計。1. 原料選擇（1）原材料選擇原則 比強度、比剛度高； 材料與結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境相適應(yīng)； 滿足結(jié)構(gòu)特殊性要求； 滿足工藝性要求； 成本低、效益高。（2）纖維選擇 選擇纖維時，首先要確定纖維的類別，其次要確定纖維的品種規(guī)格。高強度，高剛度 高性能CF、BF高抗沖擊 GF、KF 低溫性能 CF尺寸穩(wěn)定 KF、CF透波，吸波

35、 GF、KF、Al2O3（3）樹脂選擇 目前可供選擇的樹脂主要有兩類：一類為熱固性樹脂，另一類為熱塑性樹脂。樹脂的選擇按如下要求選取：能在結(jié)構(gòu)使用溫度范圍內(nèi)正常工作；具有一定的力學性能；斷裂伸長率大于或接近纖維斷裂伸長率；具有滿足使用要求的物理、化學性能；具有一定的工藝性。受力結(jié)構(gòu)件首選熱固性樹脂，大量使用、連續(xù)擠壓次受力件可選熱塑性樹脂（如建筑裝飾）；<150，聚酯或環(huán)氧；150400,聚酰亞胺或雙馬來酰亞胺樹脂；內(nèi)裝飾件，酚醛樹脂（阻燃性好）。2. 單層設(shè)計目的：為層合板設(shè)計提供依據(jù) 強度、剛度。一般過程：確定復合比 性能預(yù)測 實驗校核（1）確定復合比 復合比一般是根據(jù)單層的承力性質(zhì)

36、或單層的使用性能選取的。（2）剛度預(yù)測與核定 理論推測，實驗核定。（3）強度預(yù)測與核定 橫向強度預(yù)測困難，以實驗為準。 縱向拉伸強度(纖維延伸率小，首先斷裂)4. 層合板設(shè)計內(nèi)容包括：確定鋪層取向，鋪層順序，層合厚度。鋪設(shè)技術(shù)要點：對稱鋪設(shè)：與主應(yīng)力方向、厚度中心對稱。均勻鋪設(shè)：相鄰層間角盡可能小，以防內(nèi)應(yīng)力過大。最小鋪設(shè)比例>610%。邊緣包層。沖擊載荷區(qū)以0º層承載，±45º層分散應(yīng)力均衡負荷。厚度變化區(qū)以階梯過渡。5.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計原則（1）按使用載荷設(shè)計、按設(shè)計載荷校核；（2）使用載荷使用許用值，設(shè)計載荷設(shè)計許用值；（3）復合材料失效

37、準則只適用于單層；（4）無剛度要求，材料彈性常數(shù)的數(shù)據(jù)可采用試驗數(shù)據(jù)和平均值；有剛度要求則需要選取B基準值。2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的工藝性要求 工藝性包括構(gòu)件的制造工藝性和裝配工藝性。3. 許用值與安全系數(shù)的確定 許用值包括使用許用值和設(shè)計許用值。 結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在保證安全的條件下，應(yīng)盡可能降低安全系數(shù)。設(shè)計值 = 安全系數(shù)×使用值 安全系數(shù)選取： 玻璃纖維 23 高強度纖維 1.52 民用取上限，軍事用途可取低些。 4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的其他因素 復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計除要考慮強度和剛度、穩(wěn)定性、連接接頭設(shè)計等以外，還需考慮熱應(yīng)力、防腐蝕、防雷擊、抗沖擊等因素。5.4 聚合物基復合材料的應(yīng)用

38、5.4.1 GFRP的應(yīng)用GFPR在石油化工工業(yè)、建筑業(yè)、造船業(yè)、鐵路運輸、汽車制造業(yè)、冶金工業(yè)、宇航工業(yè)等都有廣泛應(yīng)用。第六章 金屬基復合材料6.1 金屬基復合材料的種類和基本性能與下列材料相比： 金屬及合金 高的比強度，比剛度 聚合物基復合材料 導電、導熱、耐熱性好 陶瓷材料 高韌性和高沖擊強度 6.1.1 金屬基復合材料的種類1. 按基體分類 鋁基復合材料 = 2.7 f.c.c. Tm = 660，塑性韌性好，易加工；熔點低，可避免與纖維過度反應(yīng)；強化效果好，價廉。鎳基復合材料 = 8.9 f.c.c. Tm = 1453，高溫性能好，抗氧化性好。鈦基復合材料 = 4.5 h.c.p.

39、(b.c.c.) Tm = 1668，更高的比強度，比模量，耐腐蝕。 (T/= 883)鎂基復合材料 = 1.7 h.c.p Tm = 649，具有較好的阻尼性能。2. 按增強體分類 顆粒增強復合材料 體積比>20%，粒徑、粒間距>1µm。層狀增強復合材料 與大尺寸增強物的性能接近，增強物缺陷成為裂紋核心。纖維增強復合材料 各向異性?；w性能對橫向影響大。6.1.2 金屬基復合材料中增強體的性質(zhì)對纖維狀增強體性能的要求如下： 高強度； 高模量； 容易制造和價格低廉； 化學穩(wěn)定性好； 纖維的尺寸和形狀； 性能的再現(xiàn)性與一致性； 抗損傷或抗磨損性能。以上各種纖維各有不足：W、

40、Mo絲：密度高 Be絲：價很高 GF：與金屬相容性不好Al2O3：提拉子晶，價高，對磨損敏感 C纖維：細紗難浸潤，與多數(shù)金屬反應(yīng)，抗折性差 B纖維：以W或C絲作底，CVD沉積，價高SiC和B4C：以W或C絲作底，CVD沉積，價高，對表面磨損敏感6.1.3 金屬基復合材料的強度1. 縱向強度 復合材料強度同組分性能間的關(guān)系可用如下的公式表示：當弱纖維斷裂時，引起三種重要的變化： 由于破斷纖維失去強度，而使該處截面上的強度降低。 破斷纖維裂紋周圍的靜應(yīng)力集中會降低材料的有效強度。 破斷纖維失去載荷時產(chǎn)生的動應(yīng)力波會使復合材料受到?jīng)_擊，從而降低該處橫面上的瞬時承載能力。2. 橫向強度 在預(yù)測橫向模量

41、值時，所采用的假設(shè)如下： 兩組元在達到斷裂應(yīng)力前都是線彈性的； 界面結(jié)合是完好的； 纖維排列是規(guī)則的。由此可以推導出材料的橫向剛度E22和復合材料橫向平面泊松比如下：6.1.4 復合材料組分的相容性物理相容性問題一般都和壓力變化，或熱變化時反映材料伸縮性能的材料常數(shù)有關(guān)。化學相容性問題主要與復合材料加工過程中的界面結(jié)合、界面化學反應(yīng)以及環(huán)境的化學反應(yīng)等因素有關(guān)。6.3 鋁基復合材料6.3.1 鋁基復合材料的特點 大型運載工具的首選材料。如波音747、757、767常用：B/Al、C/Al、SiC/Al6.3.2 硼鋁復合材料 1.增強纖維 對增強纖維的主要要求是比模量高、比強度高、性能重復性好

42、、價格低以及易于制造成復合材料。硼纖維是用化學氣相沉積法由鎢底絲上用氫還原三氯化硼制成的。 由于硼纖維的表面具有高的殘余壓縮應(yīng)力，因此纖維易操作處理，并對表面磨損和腐蝕不敏感，這是硼纖維的一項很有意義的特性。 此外，硼纖維還具有良好的高溫性能。2.基體 鋁合金具有良好的綜合性能。 目前普遍使用的鋁合金有變形鋁、鑄造鋁、焊接鋁及燒結(jié)鋁等。其中最普遍的是采用變形鋁為基體用固態(tài)熱壓法制得的復合材料。6.3.3 機械性能 1.彈性模量硼鋁復合材料的縱向彈性模量E11，可用混合定則公式相當精確地計算即E11=EF·VF+EM·VM式中F和M表示纖維和基體，V表示體積百分比。 橫向彈性

43、模量的關(guān)系較為復雜，但理論計算與實驗值符合。2.強度及應(yīng)力-應(yīng)變特性 （1）軸向拉伸 硼-鋁復合材料的軸向拉伸特性取決于增強纖維的性能和復合材料的纖維含量。復合材料軸向強度和斷裂應(yīng)變受纖維性能制約。硼鋁復合材料具有很高的抗拉強度，這主要是由于增強纖維的抗拉強度高。硼鋁復合材料軸向抗拉強度還隨溫度的變化而變化。（2）橫向拉伸 在構(gòu)件中所用的硼-鋁復合材料的橫向拉伸性能是重要的考慮因素。復合材料的橫向性能對基體和纖維兩者的性能都是敏感的。所有硼-鋁復合材料的橫向拉伸特性可以根據(jù)斷口的形貌分為三種常見的類型。 基體破裂 基體破裂和縱向纖維劈裂； 基體破裂和纖維-基體界面破裂。3.蠕變及持久強度在50

44、0ºC以下，單向增強硼鋁復合材料的軸向蠕變和持久強度超過目前所有的工程合金。這是由于硼纖維特殊的抗蠕變性能所致。硼纖維直到650ºC測不到蠕變，其815ºC的蠕變率仍大大低于冷拉鎢絲。4.缺口拉伸強度及斷裂韌性纖維增強復合材料中的斷裂過程比單一材料復雜，它是各向異性和不均勻性復雜作用的結(jié)果。 硼鋁復合材料的缺口不敏感性和斷裂韌性是突出的，研究中觀察到兩種缺口鈍化機理。6.4 鎳基復合材料 熔點高，耐氧化性好，使用溫度可達1000。 BF、CF耐氧化性差，多選用-Al2O3晶須。 制備方法：熱壓法、液態(tài)滲透法、粉末冶金法。 為提高潤濕性，可使晶須表面金屬化。如濺射或

45、電鍍。 6.5 鈦基復合材料鈦及其合金是比強度、比剛度最好的基材，耐蝕性和耐高溫性也很好，易做耐熱件。（低于相變溫度） 但鈦薄難制，化學活性高，與C纖維和B纖維反應(yīng)生成TiC和TiB2白亮層。解決辦法： 高速工藝 縮短高溫停留時間 低溫工藝 830熱壓15分鐘 表面包覆 涂SiC 合金化 提高基體穩(wěn)定性6.6 石墨纖維增強金屬基復合材料C纖維具有很好的力學、熱學、電學和自潤滑性能，價格也較B纖維有優(yōu)勢，應(yīng)用前景光明。1.存在問題 浸潤性差，難滲透。 易曲折，熱壓難。 相容性差。 電偶腐蝕。2.解決方法 電鍍Ta、Ni、Ag包覆。 涂覆SiC、TiC、B4C等。 壓滲法。 復合纖維制備。6.7

46、自增強金屬基復合材料原位生長晶須。采用控制熔體冷凝速度，在金屬基體內(nèi)生長出晶須。 如：Al基：Al2O3、AlN；Ti基：TiN、TiC優(yōu)點： 增強纖維分布均勻 基體與纖維結(jié)合力強 熱穩(wěn)定性好 易于加工，直接鑄造成型6.8 金屬基復合材料的應(yīng)用1.纖維增強金屬基復合材料的應(yīng)用 n 纖維增強金屬基復合材料的主要性能特點是比強度、比模量和高溫性能好等。特別適用于航空航天工業(yè)中應(yīng)用，如航天飛機主艙骨架支柱、飛機發(fā)動機風扇葉片、尾翼、空間站結(jié)構(gòu)材料。在汽車結(jié)構(gòu)、保險杠、活塞連桿，自行車(賽車)車架以及體育運動其它器械上也得到了應(yīng)用。n 纖維增強金屬基復合材料，如硼纖維增強鋁、碳化硅纖維增強鈦、鎢絲增強

47、高溫合金以及高溫定向凝固共晶復合材料，常作為航空航天動力結(jié)構(gòu)材料，像發(fā)動機葉片等，一般需要在高溫下能長時間經(jīng)受應(yīng)力作用，因此FRMMc的蠕變與疲勞性能是其重要性能。 2.顆粒、晶須增強金屬基復合材料的應(yīng)用n 顆粒及晶須增強金屬基復合材料是目前應(yīng)用范圍最廣，開發(fā)前景最大的一種金屬基復合材料。n 這類復合材料的金屬基大多數(shù)是采用密度較低的鋁、鎂和鐵合金，以便提高復合材料的比強度和比模量，其中較為成熟、應(yīng)用較多的是鋁基復合材料。n 這類復合材料所采用的增強材料為碳化硅、碳化硼、氧化鋁顆?；蚓ы殻渲幸許iC為主。n 顆粒、晶須增強金屬基復合材料除了用于軍事工業(yè)，如制造輕質(zhì)裝甲、導彈飛翼和直升機部件外

48、，主要用于汽車工業(yè)，如發(fā)動機汽缸活塞、噴油咀部件、制動裝置等。第七章 陶瓷基復合材料7.1 陶瓷基復合材料的基體與增強體1陶瓷基復合材料的基體常用的陶瓷基體主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。 目前研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化鋁等，它們具有耐高溫、耐腐蝕、高強度、重量輕和價格低等優(yōu)點。u 氧化物主要由離子鍵結(jié)合，也有一定成分的共價鍵。其結(jié)構(gòu)取決于結(jié)合鍵類型、各種離子的大小以及在極小空間保持電中性的要求。u 陶瓷最重要的氧化物是幾種簡單類型的氧化物AO，AO2，A2O3，ABO3和AB2O4等（A，B表示陽離子）。結(jié)構(gòu)特點：氧離子（一般比陽離子大）進行緊密排列、金屬陽離子位于

49、一定的間隙中，最重要的是四面體和八面體間隙。u Al2O3（剛玉）典型的純氧化物陶瓷。有較高室溫和高溫強度。u ZrO2使用溫度達20002200，主要用作耐火坩鍋，反應(yīng)堆的絕緣材料，金屬表面的防護涂層等。有三種晶型：立方結(jié)構(gòu)（C相）、四方結(jié)構(gòu)（t相）和單斜結(jié)構(gòu)（m相）。u 莫來石（3Al2O3·2SiO22Al2O3·SiO2)，一般15501600燒成，純的莫來石要在1750 左右才能燒成。u 尖晶石（AR2O4，A代表二價元素離子，R代表三價元素），典型的有鎂鋁尖晶石。u 非氧化物主要由共價鍵結(jié)合而成，也有一定的金屬鍵成分。l Si3N4為共價鍵化合物。l BN有兩種

50、晶型：六方BN結(jié)構(gòu)，性能與石墨相似，因此有白石墨之稱。HBN硬度不高，是唯一易于機械加工的陶瓷。高溫（15002000)高壓（69×103MPa ）下可轉(zhuǎn)化為立方BN(CBN）。CBN的硬度接近于金剛石，是極好的耐磨材料。l B4C屬于六方晶系。重量輕，硬度高（50GPa，僅次于金剛石），耐磨性好，熱穩(wěn)定性好，耐酸，耐堿性。l TiC結(jié)晶為面心立方晶格（NaCl型)。晶格常數(shù)為0.4319nm，密度為4.934.9 g·cm-3，熔點為31603250，1.15K時TiC呈現(xiàn)超導特性，TiC莫氏硬度910，彈性模量322MPa，可用作耐磨材料。l TiN硬度大、熔點高、化學

51、穩(wěn)定性好，具有金黃色光澤，是一種很好的耐火耐磨材料及代金裝飾材料。另具有導電性，及較高的超導臨界溫度，是一種優(yōu)良的超導材料。l MoSi2是介于無機非金屬與金屬間化合物之間的材料，結(jié)合方式為共價鍵與金屬鍵。熔點2030，800 以上發(fā)生氧化反應(yīng)形成SiO2保護層，能阻止氧化的繼續(xù)發(fā)生?？梢宰鳛楦邷剡B接材料。2陶瓷復合材料的增強體陶瓷基復合材料中的增強體，通常也稱為增韌體。從幾何尺寸上增強體可分為纖維(長、短纖維)、晶須和顆粒三類。纖維增強體：常用的有碳纖維、玻璃纖維、硼纖維等。晶須增強體：常用的有SiC、Al2O3及Si3N4等。顆粒增強體：常用的有SiC、Si3N4等。7.2 陶瓷基復合材料

52、的成型加工技術(shù)陶瓷基復合材料的制造方法分傳統(tǒng)的制備技術(shù)和新的制備技術(shù)。傳統(tǒng)技術(shù)包括冷壓-燒結(jié)法、反應(yīng)燒結(jié)法、熱壓法等。新技術(shù)如滲透、直接氧化、以化學反應(yīng)為基礎(chǔ)的CVD、CVI、溶膠-凝膠、聚合物熱解、自蔓延高溫合成（SHS）等。7.3 陶瓷基復合材料的界面和界面設(shè)計1. 界面的特點 陶瓷基復合材料往往在高溫下制備，由于增強體與基體的原子擴散，在界面上更易形成固溶體和化合物。此時其界面是具有一定厚度的反應(yīng)區(qū)，它與基體和增強體都能較好的結(jié)合，但通常是脆性的。2. 界面的作用 陶瓷基復合材料的界面一方面應(yīng)強到足以傳遞軸向載荷并具有高的橫向強度；另一方面要弱到足以沿界面發(fā)生橫向裂紋及裂紋偏轉(zhuǎn)直到纖維的拔出。3. 界面性能的改善 為獲得最佳的界面結(jié)合強度，希望完全避免界面反應(yīng)或盡量降低界面間的化學反應(yīng)程度和范圍。因此，經(jīng)常采用涂層的方法限制界面反應(yīng)的發(fā)生，防止界面結(jié)合過強和脆性界面層的形成。4. 增韌機理u 顆粒增韌非相變第二相顆粒增韌 假設(shè)第二相顆粒與基體不存在化學反應(yīng)，熱膨脹系數(shù)失配在第二相顆粒及周圍基體內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力場是陶瓷得到增韌的主要根源之一。l 延性顆粒增韌 在脆性陶瓷基體中加入第二相延性顆粒能明顯提高材料的斷裂韌性，其增韌機理包括由于