界面相作為復合材料基本組元之一,其結構組成與性能對材料的性能有著極其重要的影響。綜述了碳纖維增強陶瓷基復合材料界面相的功能要求、界面結合類型。闡述了界面相厚度對復合材料性能的影響,適當的界面厚度有利于復合材料獲得最佳性能。重點介紹了目前碳纖維表面涂層工藝的研究現狀,并分析了各種制備工藝的優(yōu)缺點。最后指出了今后碳纖維增強陶瓷基復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合材料之所以能表現出非脆性斷裂行為,是因為纖維與基體之間的界面起著決定性作用。復合材料中增強體與基體接觸構成的界面是一層具有一定厚度(納米以上)、結構隨基體和增強體而異、與基體和增強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,也是應力及其他信息傳遞的橋梁。
界面相對碳纖維增韌陶瓷基復合材料的力學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弱和增韌效果的優(yōu)劣。如果纖維與基體的界面結合強度太弱,難以實現力的傳遞,復合材料的強度和韌性也得不到提高;但是,如果纖維與基體的界面結合強度太高,同樣也達不到補強增韌的效果。據文獻[2]報道,若纖維與基體的界面結合能高于纖維斷裂能的l/4,當復合材料被破壞時,纖維與基體的界面就不再發(fā)生解離,而是裂紋直接穿過纖維出現脆性斷裂。另外,界面的結合強度越高,材料斷裂時的拔出功也就越小,因此,過強的界面結合不利于復合材料強度和韌性的提高。界面滑移阻力同樣也影響著纖維拔出過程所消耗的能量,影響纖維拔出長度和韌化效果。因此,深入研究界面的結合類型、界面的形成過程、界面相的厚度與力學性能的關系,從而進行有效控制,是獲得高性能復合材料的關鍵。
資料下載:
