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2026-04-19 23:22本頁面

　　

【正文】顆粒增強復合材料力學性能設計彈性模量由于增強體的不連續性，導致應力應變場波動，力學性能分析復雜化，混合定律預測偏離實驗測定。等應力模型：混合定律： rrmmc vEvEE +=rmmrrmC vEvEEEE+=強度因為基體與增強體都承擔載荷，并且增強顆粒的尺寸、形狀、分布差別較大，對材料性能影響十分顯著，至今無可行的模型預測。第二相顆粒阻礙基體中的位錯運動，如下圖。 ?2/bGR m=)]1()/32/ [ ( 212 ppmy vvdbG ?=?分散強化的 Orowan機制位錯繞過時，彎曲的曲率半徑 R: 位錯繞過后， R=Dp/2,產生塑變材料屈服，屈服應力： pmy DbG /=? )1()/32( 212ppp vvdD ?=( )ppmVVdbGc???????????=132 212?彌散增強： Gm －基體切變模量； b－柏氏矢量； d－直徑； Vp－體積分數；顆粒增強比彌散增強多： Gp－顆粒模量； C－常數顆粒增強： 1. 彌散增強，顆粒增強的區別：顆粒小到能對位錯產生影響時稱為彌散增強。 2. 彌散增強與本身性能無關，與 Gp有關。所以要選擇共價鍵的顆粒。 3. 承擔載荷的主要是基體。 C v d bv G G p p p m ) 1 ( 2 3 2 1 c ? = ? 167。相容、浸潤與界面問題 ? 相容性復合材料制備及使用過程的要求。包括物理和化學相容性。 ? 物理相容性指基體應具有足夠的塑性和強度，將載荷轉移到增強體上，而不出現不連續現象。 ? 化學相容性原位復合材料制備過程中應是熱力學平衡狀態，共晶體各相的化學位相等，比表面能最小，否則會出現不穩定狀態。對人工復合材料，基體與增強相的浸潤性及化學反應十分重要。改善浸潤和防止產生有害的化學反應有利于提高材料性能。 ? 浸潤性浸潤問題。制備過程中液固相聚合物基、金屬基復合材料中的浸潤問題。浸潤性含義。液體 (基體 ) 在增強材料上鋪展開來覆蓋整個增強材料表面性能。假如基體的粘度不是太高，和增強相接觸后導致體系自由能降低的話，就會發生基體對增強材料的浸潤。 ? 界面理論界面的重要性界面使增強材料與基體材料結合為一個整體；由于材料的多樣化及界面的復雜性，至今尚無一個普適性的理論來說明復合材料的界面行為。材料組元之間相互浸潤是復合的首要條件，界面中重要的是其粘接程度。界面粘接粘結 (或稱粘合、粘著、粘接 )是指不同種類的兩種材料相互接觸并結合在一起的一種現象。粘結強度直接影響著復合材料的力學性能以及其它物理、化學性能，如耐熱性、耐蝕性、耐磨性等。粘結機理主要取決于基體與增強材料的種類以及表面活性劑 (或稱偶聯劑 )的類型等。界面粘結機理主要有界面反應理論、浸潤理論、可變形層理論、約束層理論、靜電作用理論、機械作用理論等。典型的粘結理論介紹 ? 機械作用理論。當兩個表面相互接觸后，由于表面粗糙不平將發生機械互鎖（ interlock）。 ? 靜電作用理論。當基體及增強材料的表面帶有異性電荷時，在基體與增強材料之間將發生靜電吸引力，作用的距離很短，僅在原子尺度量級內靜電作用力才有效。因此表面的污染等將大大減弱這種粘結作用。化學作用理論增強材料表面的化學基 (圖 3— 3(c)中標有 x面 ) 與基體表面的相容基 (標有 R面 )之間的化學粘結。化學作用理論最成功的應用是偶聯劑用于增強材料表面與聚合物基體的粘結。每一種粘結理論都有它的局限性，界面相是一個結構復雜而具有多重行為的相。

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