复合材料的界面和优化设计 082于强

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1、复合材料的界面和优化设计一.复合材料的界面（一）界面概念Part1复合材料是由两种及以上不同物理，化学性质以宏观或微观形式复合而成的多相材料复合材料中不同组元相接触的界面复合材料的组元一般分为基体和增强体。增强体一般为纤维，晶须，颗粒还有晶片。增强体与基体在材料制备过程中将会发生一定程度的相互作用和界面反应，形成各种结构的界面复合材料界面对其性能起了很大影响。界面机能阻断效应诱导效应散热效应和吸收效应传递效应不连续效应基体和增强体通过界面结合在一起，构成复合材料。界面的结合状态和牢固程度对复合材料性能有重要影

2、响由于界面尺寸很小且不均匀，化学成分及结构复杂，对于界面的结合强度及界面应力状态没有直接准确的测试方法。对于界面成分和相结构很难做出全面的分析（二）复合材料的界面聚合物基复合材料界面金属基复合材料界面陶瓷基复合材料界面A.聚合物基复合材料界面界面的形成基体和增强体的接触和浸润聚合物的固化界面的作用机理界面浸润性理论化学键理论此理论应用最广，最成功。硅烷偶联剂就是在此基础上发展起来的。物理吸附理论过渡层理论拘束层理论扩散理论减弱界面局部应力作用理论γγγ＝s＋－B.金属基复合材料的界面金属基复合材料的基体一般是

3、合金。结合方式：1.化学结合2.物理结合3.扩散结合4.机械结合耐高温，影响界面稳定因素有物理和化学两方面物理不稳定因素主要指高温下增强体与基体之间的熔融，化学不稳定因素主要与复合材料在加工使用过程中的界面化学反应有关，包括连续界面反应、交换界面反应和暂稳态界面变化等。界面结合强度适中才能保证复合材料具有最佳的拉伸强度。在金属基复合材料结构设计中，要注意增强体与基体的物理相容性。物理相容性中最重要的是增强体与基体的热膨胀系数匹配。C.陶瓷基复合材料的界面陶瓷基复合材料是以陶瓷材料为基体的复合材料它的增强材料为

4、金属和陶瓷材料，其结合方式和金属基复合材料基本相同。影响其界面稳定性主要是在制备和使用过程中，增强体和基体之间总存在相互作用。1.作用生成固溶体2.作用生成化合物。界面控制方法1.改变增强体表面的性质（化学手段）2.向基体添加特定元素3.增强体表面涂层。复合材料制成以后，当其受温度变化时，由于基体与增强体之间的热膨胀系数不同会在界面附近的增强体和基体中产生应力，称为热残余应力。(三)复合材料的界面表征界面形态表征复合材料界面是具有一定厚度的界面层，界面的形态反映了界面的微结构。方法主要是通过透射电子显微镜。界

5、面层结构的表征目前中国学者以用CF/PEEK复合材料模型体系和Raman光谱表征了界面层结构。界面残余应力表征因为界面层很薄表征较难。方法主要有XRD和中子衍射法，但均有局限。国外用同步辐射连续X射线能量色散法和聚束电子衍射法来测定复合材料界面，效果较好。（四）复合材料的界面优化设计由于复合材料的界面非常复杂和重要，因此界面优化设计十分重要。随着复合材料各种数据的积累和计算机技术的进步，可以预计在不远的将来能实现简单的计算机辅助复合界面优化设计谢谢观赏