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1、第四章 陶瓷基复合材料界面界面的定义：两相（增强相与基体）的界面是一个表面，通过这个表面材料的性能，如原子晶格、密度、弹性模量、热膨胀系数、拉伸强度、断裂韧性等都有明显的不连续性。复合材料的界面 复合材料中的界面面积很大； 通常情况下，增强相与基体组成的界面都没有达到热力学平衡。 第四章 陶瓷基复合材料界面4.1复合材料内的界面面积一块复合材料的长、宽、高别为l、w、h，其中含有 N 根长为 l、直径为 d 的连续纤维，则纤维的体积分数为： 如果定义界面面积为I A， 则有：IA = Ndl hwl ldNVf 24复合材料的体积纤维体积 4.1复合材料内的界面面积从上面二式中可得：设这块复合
2、材料的体积为 1 m2 ，Vf为 0.25， 则有)1)()(4( dvlwhI fA )(1 2mdIA 4.1复合材料内的界面面积 4.1复合材料内的界面面积对于颗粒增强的复合材料来说，可以计算得到：若VP = 0.25 dvdNI PA 62 )(5.1 2mdIA 4.2复合材料内的界面晶体学性质从晶体学角度看，界面有共格、半共格和非共格三种。 4.2复合材料内的界面晶体学性质 4.3浸润性浸润性代表了一种液体在一种固体表面扩展的能力。 4.3浸润性当一个液滴在固体界面时，在热力学上只有sl + lv sv液滴才能在固体表面扩展开来。达到平衡的条件是：sl + lv cos = sv其
3、中就是接触角： cos 1 lv slsv 4.3浸润性 = 0时，液体完全浸润固体； 0 90时就认为不发生液体浸润。浸润与界面的粘结是不同的，浸润只是强粘结界面的必要条件，而非充分条件。 4.4陶瓷基复合材料界面的粘结两相界面的粘结（粘接、粘合或粘着等）方式有多种，如静电粘结、机械作用粘结、浸润粘结、反应粘结等等。对于陶瓷基复合材料来讲，界面的粘结形式主要有两种，即机械粘结和化学粘结。 机械粘结 由于基体的收缩率较大，冷却收缩后基体将增强相包裹产生压应力。 通过渗透、高温扩散等基体渗入或浸入增强纤维的表面而形成机械结合。 4.4陶瓷基复合材料界面的粘结界面的剪应力为：i = i为摩擦系数，通常，0.1 - 0.6机械粘结为低能量弱粘结，其界面强度较化学粘结低。 4.4陶瓷基复合材料界面的粘结 化学粘结通过原子或分子的扩散在界面上形成了固溶体或化合物，此时即为化学粘结。扩散控制的反应中，有其中，x 是反应区的厚度，D是扩散系数，t 则为时间。而且 D 可按照Arrhenius方程计算：Dtx )exp(0 RTQDD 4.5陶瓷基复合材料界面的作用4.5.1界面的作用 4.5陶瓷基复合材料界面的作用 4.5陶瓷基复合材料界面的作用4.5.2 界面的改善 4.5陶瓷基复合材料界面的作用
陶瓷基复合材料界面
