界面相作為復(fù)合材料基本組元之一,其結(jié)構(gòu)組成與性能對(duì)材料的性能有著極其重要的影響。綜述了碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料界面相的功能要求、界面結(jié)合類(lèi)型。闡述了界面相厚度對(duì)復(fù)合材料性能的影響,適當(dāng)?shù)慕缑婧穸扔欣趶?fù)合材料獲得最佳性能。重點(diǎn)介紹了目前碳纖維表面涂層工藝的研究現(xiàn)狀,并分析了各種制備工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。最后指出了今后碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料界面的研究方向。
由脆性纖維和基體組成的陶瓷基復(fù)合材料之所以能表現(xiàn)出非脆性斷裂行為,是因?yàn)槔w維與基體之間的界面起著決定性作用。復(fù)合材料中增強(qiáng)體與基體接觸構(gòu)成的界面是一層具有一定厚度(納米以上)、結(jié)構(gòu)隨基體和增強(qiáng)體而異、與基體和增強(qiáng)體有明顯差別的新相——界面相。它是纖維與基體相連接的紐帶,也是應(yīng)力及其他信息傳遞的橋梁。
界面相對(duì)碳纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能起著極其重要的作用,界面相的性能決定了碳纖維與基體間相互作用的強(qiáng)弱和增韌效果的優(yōu)劣。如果纖維與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度太弱,難以實(shí)現(xiàn)力的傳遞,復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性也得不到提高;但是,如果纖維與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度太高,同樣也達(dá)不到補(bǔ)強(qiáng)增韌的效果。據(jù)文獻(xiàn)[2]報(bào)道,若纖維與基體的界面結(jié)合能高于纖維斷裂能的l/4,當(dāng)復(fù)合材料被破壞時(shí),纖維與基體的界面就不再發(fā)生解離,而是裂紋直接穿過(guò)纖維出現(xiàn)脆性斷裂。另外,界面的結(jié)合強(qiáng)度越高,材料斷裂時(shí)的拔出功也就越小,因此,過(guò)強(qiáng)的界面結(jié)合不利于復(fù)合材料強(qiáng)度和韌性的提高。界面滑移阻力同樣也影響著纖維拔出過(guò)程所消耗的能量,影響纖維拔出長(zhǎng)度和韌化效果。因此,深入研究界面的結(jié)合類(lèi)型、界面的形成過(guò)程、界面相的厚度與力學(xué)性能的關(guān)系,從而進(jìn)行有效控制,是獲得高性能復(fù)合材料的關(guān)鍵。
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