第3章 复合原理-goodVIP专享VIP免费

第三章复合原理界面界面ⅠⅡⅠⅡ参数连续变化界面参数不连续变化界面参数内容：晶体结构，元素浓度[梯度]，热膨胀系数，密度等界面界面定义定义：两相界面处出现的物理参数和：两相界面处出现的物理参数和化学参数的不一致或不连续性。化学参数的不一致或不连续性。界面界面一般把基体和增强物之间化学成分有显著变化的构成彼此结合的、能传送载荷作用的区域称之为界面。界面不是简单的几何面。而是一个过渡区域。一般说该区域是从增强体内部性质不同的那一点开始到基体内部与基体性质相一致的某点为止。该区域的材料结构与性能应该不同于组分材料的任意一个。可简称该区域为界面相(Interphase)或界面层(Interlayer)。界面厚度很小，可以是几个nm到几百个nm。界面作用界面作用重要性：重要性：1.1.界面所占面积多界面所占面积多2.2.力的传递力的传递3.3.影响性能－增韧影响性能－增韧内容：内容：1.1.物理相容性物理相容性主要热膨胀差异引起的应力2.2.化学相容性化学相容性界面扩散，溶解，析出，反应研究最为复杂，关系最为重大界面效应与界面结合状态、形态和物理-化学性质有关，也与界面两侧的组分材料的浸润性、相容性、扩散性等密切相联.界面效应界面效应界面效应界面效应传递效应阻断效应不连续效应散射和吸收效应诱导(感应)效应界面结晶效应界面化学效应界面效应界面效应(1)传递效应界面能传递力,即将外力传递给增强物,起到基体与增强物的桥梁作用。(2)阻断效应阻止裂纹扩展，中断材料破坏，减缓应力集中等。(3)不连续效应在界面上引起的物理性质的不连续性和界面摩擦出现的现象，如电阻、介电特性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。(4)散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生的散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐冲击性等。复合材料的界面效应复合材料的界面效应(5)(5)诱导诱导((感应感应))效应效应一种物质(通常是增强物)的表面结构使另一种(通常是聚合物基体)与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变,由此产生一些现象,如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等。(6)(6)界面结晶效应界面结晶效应基体结晶时易在界面上形核，界面形核诱发了基体结晶。。(7)(7)界面化学效应界面化学效应基体与增强体间的化学反应，官能团、原于分子之间的作用。。阻止裂纹的扩展阻止裂纹的扩展不连续效应不连续效应电阻R1电阻R1电阻R2散射和吸收效应散射和吸收效应界面化学效应界面化学效应ROMHOHOHOHMHOOHSiRSiH2ORMHOOHSi无机表面聚合物表面传统的分子结构不能有机地结合在一起COLOYS的分子结构有机地结合在一起油水相溶界面的作用机理界面的作用机理界面浸润理论化学键理论物理吸附理论变形层理论拘束层理论扩散层理论减弱界面局部应力作用理论界面浸润理论界面浸润理论1963年Zisman主要论点：填充剂被液体树脂良好浸润是极其重要，浸润不良易在界面形成空隙，使应力集中而使复合材料发生开裂；如果完全浸润，则基体与填充剂间的粘结强度将大于基体的内聚强度。两个表面结合与其表面能的关系。用表面张力表征表面能：(/)FATV如果两个表面结合，体系由于减少了两个表面而增加了一个界面，自由能降低，定义为粘合功WA任何物体都有减少其自身表面能的趋势，液体收缩成圆球状，固体则把其接触的液体铺展开覆盖其表面。ASGLGSLW液滴在固体表液滴在固体表面面::cos(1cos)LGSGSLALGW当θ>π/2时，不浸润；当θ<π/2时，浸润；当θ=π时，完全不浸润。或者：增强体表面能大时易浸润。θSGSLLG1964年Zisman提出能产生良好结合的两个条件：(1)液体粘度要尽量低；(2)γSG略大于γLG。与与θθ有关的因素有关的因素1.温度：Al2O3—Al系统θ与温度的关系——温度↑，θ↓2.时间：Ge【锕】在SiC的θ与接触时间的关系——时间↑，θ↓3.合金元素4.表面粗糙度大，润湿好θπ/2温度1050θ时间t1t2θ温度Al-MnAlAl-Cu-MgAl-Ni改善润湿的方法改善润湿的方法1.基体合金化：（以Al2O3/Al为例）（1）加入2%的锂时，θ↓↓。当Li＝2%时，解决润湿问题。当Li>3.5%时，性能下降，原因是反应过...