陶瓷基復(fù)合材料界面學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料(f h ci lio)界面界面第一頁，共16頁。第2頁/共16頁第二頁，共16頁。對于顆粒增強(qiáng)對于顆粒增強(qiáng)(zngqing)的復(fù)合材料來說，可以計(jì)算得的復(fù)合材料來說，可以計(jì)算得到：到：若若VP = 0.25dvdNIPA62)(5 . 12mdIA第3頁/共16頁第三頁，共16頁。從晶體學(xué)角度看，界面從晶體學(xué)角度看，界面(jimin)有共格、半共格和非共格三種。有共格、半共格和非共格三種。第4頁/共16頁第四頁，共16頁。 第5頁/共16頁第五頁，共16頁。浸潤性代表浸潤性代表(dibio)了一種液體在一種固體表面擴(kuò)展的能力。了一種液體在一種固體表面擴(kuò)展的

2、能力。 第6頁/共16頁第六頁，共16頁。當(dāng)一個(gè)液滴在固體界面時(shí)，在熱力學(xué)上只有當(dāng)一個(gè)液滴在固體界面時(shí)，在熱力學(xué)上只有sl + lv sv液滴才能在固體表面擴(kuò)展開來。液滴才能在固體表面擴(kuò)展開來。達(dá)到達(dá)到(d do)平衡的條件是：平衡的條件是：sl + lv cos = sv其中其中就是接觸角：就是接觸角： cos1lvslsv第7頁/共16頁第七頁，共16頁。 = 0時(shí)，液體完全浸潤固體；時(shí)，液體完全浸潤固體； 0 90時(shí)就認(rèn)為時(shí)就認(rèn)為(rnwi)不發(fā)生液體浸潤。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(qiáng)粘結(jié)界面的必要條件，而浸潤與界面的粘結(jié)是不同的，浸潤只是強(qiáng)粘結(jié)界面的必要條件，而

3、非充分條件。非充分條件。第8頁/共16頁第八頁，共16頁。兩相界面的粘結(jié)兩相界面的粘結(jié)(zhn ji)（粘接、粘合或粘著等）方式有多種，如（粘接、粘合或粘著等）方式有多種，如靜電粘結(jié)靜電粘結(jié)(zhn ji)、機(jī)械作用粘結(jié)、機(jī)械作用粘結(jié)(zhn ji)、浸潤粘結(jié)、浸潤粘結(jié)(zhn ji)、反應(yīng)、反應(yīng)粘結(jié)粘結(jié)(zhn ji)等等。等等。對于陶瓷基復(fù)合材料來講，界面的粘結(jié)對于陶瓷基復(fù)合材料來講，界面的粘結(jié)(zhn ji)形式主要有兩種，形式主要有兩種，即機(jī)械粘結(jié)即機(jī)械粘結(jié)(zhn ji)和化學(xué)粘結(jié)和化學(xué)粘結(jié)(zhn ji)。 機(jī)械粘結(jié)機(jī)械粘結(jié)(zhn ji) 由于基體的收縮率較大，冷卻收縮后基體將增

4、強(qiáng)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(qiáng)相包裹產(chǎn)生壓生壓應(yīng)力。應(yīng)力。 通過滲透、高溫?cái)U(kuò)散等基體滲入或浸入增強(qiáng)纖維的表面而通過滲透、高溫?cái)U(kuò)散等基體滲入或浸入增強(qiáng)纖維的表面而形成形成機(jī)械結(jié)合。機(jī)械結(jié)合。第9頁/共16頁第九頁，共16頁。界面界面(jimin)的剪應(yīng)力的剪應(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(jī)械粘結(jié)為低能量機(jī)械粘結(jié)為低能量弱粘結(jié)，其界面弱粘結(jié)，其界面(jimin)強(qiáng)度較強(qiáng)度較化學(xué)粘結(jié)低?；瘜W(xué)粘結(jié)低。第10頁/共16頁第十頁，共16頁。 化學(xué)粘結(jié)化學(xué)粘結(jié)通過原子或分子的擴(kuò)散在界面通過原子或分子的擴(kuò)散在界面(jimin)上形成了固溶體或化上形成了固溶體或化合物，此時(shí)即為化學(xué)粘結(jié)。合物，此時(shí)即為化學(xué)粘結(jié)。擴(kuò)散控制的反應(yīng)中，有擴(kuò)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(kuò)散系數(shù)，是擴(kuò)散系數(shù)，t 則為時(shí)間。而且則為時(shí)間。而且 D 可按照可按照Arrhenius方程計(jì)算：方程計(jì)算：Dtx )exp(0RTQDD第11頁/共16頁第十一頁，共16頁。4.5.1界面界面(jimin)的作用的作用第12頁/共16頁第十二頁，共16頁。第13頁/共16頁第十三頁，共16頁。4.5.2 界面界面(jimin)的改善的改善第