第九章 復(fù)合效應(yīng)與界面91 材料復(fù)合、增強(qiáng)體及復(fù)合效應(yīng)911

1、 第九章第九章 復(fù)合效應(yīng)與界面復(fù)合效應(yīng)與界面 9.1 材料復(fù)合、增強(qiáng)體及復(fù)合效應(yīng)材料復(fù)合、增強(qiáng)體及復(fù)合效應(yīng) 9.1.1 復(fù)合材料概念、分類及特點(diǎn)：由復(fù)合材料概念、分類及特點(diǎn)：由兩種兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來(lái)以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來(lái)而得到的一種而得到的一種多相固體材料多相固體材料叫叫。 通常由通常由、及及兩者的兩者的組成。組成。 復(fù)合材料的三種分類方法：復(fù)合材料的三種分類方法： 按復(fù)合效果分為按復(fù)合效果分為和和； 按基體類型分為按基體類型分為、和和等等等等； 按增強(qiáng)體的形態(tài)與排布方式分為按增強(qiáng)體的形態(tài)與排布方式分為、和和等等。 復(fù)合材料的復(fù)合材料的顯著特征顯著特征是是：

2、 材料性能的材料性能的可設(shè)計(jì)可設(shè)計(jì)性；性； 各向異性及結(jié)構(gòu)各向異性及結(jié)構(gòu)一次成型一次成型性。性。 與傳統(tǒng)材料相比的與傳統(tǒng)材料相比的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是是： 比強(qiáng)度高比強(qiáng)度高和和比模量高比模量高； 抗疲勞抗疲勞性能好；性能好； 減振減振性好；性好； 耐高溫耐高溫性能好；性能好； 抗破壞抗破壞安全性好；安全性好； 成型成型工藝性好工藝性好。 *比強(qiáng)度比強(qiáng)度(模量模量)：強(qiáng)度：強(qiáng)度(模量模量)/比重，材料承載能力比重，材料承載能力指標(biāo)之一。指標(biāo)之一。 抗疲勞性能：材料在交變載荷作用下，由于內(nèi)部抗疲勞性能：材料在交變載荷作用下，由于內(nèi)部裂紋的形成和擴(kuò)展而導(dǎo)致的低應(yīng)力破壞的抵抗性裂紋的形成和擴(kuò)展而導(dǎo)致的低應(yīng)力破壞

3、的抵抗性能。疲勞破壞由里向外發(fā)展，無(wú)預(yù)兆。能。疲勞破壞由里向外發(fā)展，無(wú)預(yù)兆。 減振性好：復(fù)合材料中的纖維與基體界面有較強(qiáng)減振性好：復(fù)合材料中的纖維與基體界面有較強(qiáng)的吸振能力，阻尼高。的吸振能力，阻尼高。 高溫性能好：常用無(wú)機(jī)纖維高溫性能好：常用無(wú)機(jī)纖維(Al2O3, C, W, SiC, B, SiO2)在數(shù)百攝氏度時(shí)強(qiáng)度和模量基本不變。在數(shù)百攝氏度時(shí)強(qiáng)度和模量基本不變。 破壞安全性好：纖維復(fù)合材料中有大量獨(dú)立纖維，破壞安全性好：纖維復(fù)合材料中有大量獨(dú)立纖維，當(dāng)構(gòu)件超載使少量纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)迅速重新當(dāng)構(gòu)件超載使少量纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)迅速重新分配到未斷裂纖維上，構(gòu)件不至于在短期內(nèi)破壞。分配到未

4、斷裂纖維上，構(gòu)件不至于在短期內(nèi)破壞。 成型工藝好：可一次成型或整體成型。成型工藝好：可一次成型或整體成型。 9.1.2 增強(qiáng)體的性能：常用的復(fù)合材料增強(qiáng)體的性能：常用的復(fù)合材料增強(qiáng)增強(qiáng)體為纖維材料體為纖維材料，有無(wú)機(jī)的，也有有機(jī)的。，有無(wú)機(jī)的，也有有機(jī)的。主要特點(diǎn)是高強(qiáng)度和高模量主要特點(diǎn)是高強(qiáng)度和高模量(參見(jiàn)表參見(jiàn)表9-1)。 9.1.3 復(fù)合效應(yīng)：復(fù)合效應(yīng)：主要指復(fù)合材料主要指復(fù)合材料除保持原有組分的性能外，還增添了原有除保持原有組分的性能外，還增添了原有組分所沒(méi)有的性能組分所沒(méi)有的性能?？煞譃椋壕€性效應(yīng)、?？煞譃椋壕€性效應(yīng)、非線性效應(yīng)、界面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)和各向非線性效應(yīng)、界面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)

5、和各向異性效應(yīng)異性效應(yīng)5種。種。 線性效應(yīng)可細(xì)分為平均效應(yīng)、平行效應(yīng)、線性效應(yīng)可細(xì)分為平均效應(yīng)、平行效應(yīng)、相補(bǔ)效應(yīng)和相抵效應(yīng)。相補(bǔ)效應(yīng)和相抵效應(yīng)。 平均效應(yīng)也稱加和效應(yīng)，由平均效應(yīng)也稱加和效應(yīng)，由表述：表述： pc=(pi)ni (9-1) 指復(fù)合材料的某一性能指復(fù)合材料的某一性能pc由單一組分的同由單一組分的同一性能一性能pi加和而得；加和而得； i為體積分?jǐn)?shù)；為體積分?jǐn)?shù)；n是由是由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)(-1n1)。 相補(bǔ)相補(bǔ)(協(xié)同協(xié)同)效應(yīng)和相抵效應(yīng)和相抵(不協(xié)同不協(xié)同)效應(yīng)往往共效應(yīng)往往共存，如圖存，如圖9-1。AB兩種材料有兩種材料有4種組合結(jié)果，種組合結(jié)果，在研制復(fù)合材料時(shí)應(yīng)

6、盡量取優(yōu)值互補(bǔ)在研制復(fù)合材料時(shí)應(yīng)盡量取優(yōu)值互補(bǔ). 比如比如PZT(鋯鈦酸鉛鋯鈦酸鉛)陶瓷的彈性柔順系數(shù)陶瓷的彈性柔順系數(shù)(彈性常數(shù)彈性常數(shù))SE33的優(yōu)值的優(yōu)值 為為210-12m2/N, 把它與高分子聚合把它與高分子聚合 物復(fù)合后，物復(fù)合后， SE33可可 高達(dá)高達(dá) 200010-12m2/N *性能良好的省電換能器性能良好的省電換能器(聲納聲納)需要從壓電需要從壓電體與負(fù)載的最佳聲匹配，與超聲發(fā)射接收體與負(fù)載的最佳聲匹配，與超聲發(fā)射接收裝置的最佳電聲匹配，提高分辨力等幾個(gè)裝置的最佳電聲匹配，提高分辨力等幾個(gè)方面來(lái)考慮設(shè)計(jì)，使換能器達(dá)到寬帶窄脈方面來(lái)考慮設(shè)計(jì)，使換能器達(dá)到寬帶窄脈沖，高靈敏度

7、，高分辨力等性能指標(biāo)。沖，高靈敏度，高分辨力等性能指標(biāo)。通過(guò)分析換能器的暫態(tài)特性，可以從理論通過(guò)分析換能器的暫態(tài)特性，可以從理論上計(jì)算出，壓電晶片、背襯和前匹配層上計(jì)算出，壓電晶片、背襯和前匹配層(增增透膜透膜)的性能參數(shù)。選擇適合的壓電材料，的性能參數(shù)。選擇適合的壓電材料，來(lái)保證換能器的高靈敏度和寬帶，選取適來(lái)保證換能器的高靈敏度和寬帶，選取適合的背襯以及聲阻抗相近的前匹配層來(lái)保合的背襯以及聲阻抗相近的前匹配層來(lái)保證換能器的窄脈沖，以獲得高的分辨率。證換能器的窄脈沖，以獲得高的分辨率。 混雜復(fù)合材料是由兩種以上纖維增強(qiáng)同一混雜復(fù)合材料是由兩種以上纖維增強(qiáng)同一基體或兩種相容基體的復(fù)合材料。多材

8、料基體或兩種相容基體的復(fù)合材料。多材料混雜會(huì)使某些性能加強(qiáng)產(chǎn)生相補(bǔ)效應(yīng)或叫混雜會(huì)使某些性能加強(qiáng)產(chǎn)生相補(bǔ)效應(yīng)或叫正混雜效應(yīng)，也會(huì)使某些性能減弱產(chǎn)生負(fù)正混雜效應(yīng)，也會(huì)使某些性能減弱產(chǎn)生負(fù)混雜效應(yīng)。混雜效應(yīng)。只要需要的性能得以改善，而只要需要的性能得以改善，而負(fù)混雜效應(yīng)可以容忍時(shí)，該種復(fù)合材料就負(fù)混雜效應(yīng)可以容忍時(shí)，該種復(fù)合材料就算成功。算成功。 非線性效應(yīng)可細(xì)分為乘積效應(yīng)、系統(tǒng)效應(yīng)、非線性效應(yīng)可細(xì)分為乘積效應(yīng)、系統(tǒng)效應(yīng)、誘導(dǎo)效應(yīng)和共振效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)和共振效應(yīng)。 乘積效應(yīng)也稱交叉耦合效應(yīng)或傳遞特性，乘積效應(yīng)也稱交叉耦合效應(yīng)或傳遞特性，比如把一種功能轉(zhuǎn)換比如把一種功能轉(zhuǎn)換(Y/X)材料與另一種功材料與

9、另一種功能轉(zhuǎn)換能轉(zhuǎn)換(Z/Y)材料復(fù)合可得到一種材料復(fù)合可得到一種新功能轉(zhuǎn)新功能轉(zhuǎn)換換 (Z/X)材料，其轉(zhuǎn)換效率比單一材料組合材料，其轉(zhuǎn)換效率比單一材料組合提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。 復(fù)合材料的傳遞特性實(shí)例參見(jiàn)表復(fù)合材料的傳遞特性實(shí)例參見(jiàn)表9-2。 系統(tǒng)效應(yīng)的機(jī)理還未確定，但效果很奇妙，系統(tǒng)效應(yīng)的機(jī)理還未確定，但效果很奇妙，如彩色膠片只有紅綠藍(lán)三種感光層，但照如彩色膠片只有紅綠藍(lán)三種感光層，但照片色彩千變?nèi)f化；又如玻纖斷裂能約片色彩千變?nèi)f化；又如玻纖斷裂能約0.0075kg/cm，常用樹脂斷裂能約，常用樹脂斷裂能約0.226kg/cm，而兩者復(fù)合成玻璃鋼后，斷，而兩者復(fù)合成玻璃鋼

10、后，斷裂能猛增到裂能猛增到176kg/cm。 誘導(dǎo)效應(yīng)指增強(qiáng)體晶形會(huì)誘導(dǎo)基體結(jié)構(gòu)改誘導(dǎo)效應(yīng)指增強(qiáng)體晶形會(huì)誘導(dǎo)基體結(jié)構(gòu)改變形成界面層相，使增強(qiáng)體與基體結(jié)合更變形成界面層相，使增強(qiáng)體與基體結(jié)合更為牢固。為牢固。 復(fù)合材料的復(fù)合材料的可歸納為可歸納為6種種： 1 ：阻止裂紋擴(kuò)展，減緩應(yīng)力集中，中：阻止裂紋擴(kuò)展，減緩應(yīng)力集中，中斷材料破壞等。斷材料破壞等。 2 ：物理性能在界面處發(fā)生突變。：物理性能在界面處發(fā)生突變。 3 ：界面對(duì)各種波傳遞的散射和：界面對(duì)各種波傳遞的散射和吸收。吸收。 4 ：一種物質(zhì)的表現(xiàn)結(jié)構(gòu)使與之接觸的：一種物質(zhì)的表現(xiàn)結(jié)構(gòu)使與之接觸的另一種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。另一種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改

11、變。 5 ：材料固化時(shí)，容易在界面形核：材料固化時(shí)，容易在界面形核結(jié)晶。結(jié)晶。 6 ：官能團(tuán)、原子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。：官能團(tuán)、原子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 在顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中，在顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中，增強(qiáng)顆粒尺寸為增強(qiáng)顆粒尺寸為150m的稱為的稱為，顆粒尺顆粒尺寸在寸在0.011m稱為稱為，把，把亞微米至納米級(jí)顆粒增強(qiáng)的稱為亞微米至納米級(jí)顆粒增強(qiáng)的稱為。 在聲在聲、光光、電電、磁等領(lǐng)域，功能材料應(yīng)用磁等領(lǐng)域，功能材料應(yīng)用十分普遍。十分普遍。制造復(fù)合功能材料時(shí)，第二相制造復(fù)合功能材料時(shí)，第二相粒子尺寸必須小于其工作波長(zhǎng)。粒子尺寸必須小于其工作波長(zhǎng)。 在纖維束增強(qiáng)復(fù)合材料中，若纖維束長(zhǎng)度在纖維束增強(qiáng)復(fù)合材料

12、中，若纖維束長(zhǎng)度為為L(zhǎng)，承受應(yīng)力為，承受應(yīng)力為，則拉伸斷裂概率符合，則拉伸斷裂概率符合分布方程：分布方程： F()=1-exp(-LF()=1-exp(-L) ) (9-2) (9-2) 式中式中為尺寸參數(shù)，為尺寸參數(shù)，為形狀參數(shù)，都由為形狀參數(shù)，都由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 纖維平均強(qiáng)度：纖維平均強(qiáng)度： =(=(L)L)-1/-1/(1+1/(1+1/) (9-3) (9-3) 式中式中為伽瑪函數(shù)。為伽瑪函數(shù)。 9.2 復(fù)合材料增強(qiáng)原理復(fù)合材料增強(qiáng)原理 9.2.1 復(fù)合思想復(fù)合思想 9.2.1.1 仿生思想：效仿和借鑒動(dòng)植物結(jié)構(gòu)仿生思想：效仿和借鑒動(dòng)植物結(jié)構(gòu)形式。形式。 9.2.1.2 綠色材料

13、思想：環(huán)保和資源合理利綠色材料思想：環(huán)保和資源合理利用。用。 9.2.1.3 充分利用協(xié)同效應(yīng)思想：使材料復(fù)充分利用協(xié)同效應(yīng)思想：使材料復(fù)合作用大于單獨(dú)作用效果之和。合作用大于單獨(dú)作用效果之和。 9.2.1.4 智能材料思想：使復(fù)合材料對(duì)環(huán)境智能材料思想：使復(fù)合材料對(duì)環(huán)境自適應(yīng)。自適應(yīng)。 9.2.2 復(fù)合材料增強(qiáng)原理：在復(fù)合材料中，復(fù)合材料增強(qiáng)原理：在復(fù)合材料中，增強(qiáng)體主要用來(lái)承擔(dān)載荷增強(qiáng)體主要用來(lái)承擔(dān)載荷，要求具有高強(qiáng)，要求具有高強(qiáng)度和高模量。度和高模量?；w主要用于固定和黏附增基體主要用于固定和黏附增強(qiáng)體強(qiáng)體，并通過(guò)界面，并通過(guò)界面將所受載荷傳遞給增強(qiáng)將所受載荷傳遞給增強(qiáng)體體，而自身只承受

14、少量載荷；基體還，而自身只承受少量載荷；基體還隔離隔離各單一增強(qiáng)體各單一增強(qiáng)體，當(dāng)有增強(qiáng)體損傷或斷裂時(shí)，當(dāng)有增強(qiáng)體損傷或斷裂時(shí)，裂紋不至于在增強(qiáng)體之間傳遞；同時(shí)能裂紋不至于在增強(qiáng)體之間傳遞；同時(shí)能保保護(hù)增強(qiáng)體護(hù)增強(qiáng)體免受環(huán)境的化學(xué)作用和物理?yè)p傷。免受環(huán)境的化學(xué)作用和物理?yè)p傷。 增強(qiáng)體、基體和界面共同作用可改變復(fù)合材料的增強(qiáng)體、基體和界面共同作用可改變復(fù)合材料的韌性、抗疲勞性、抗蠕變性、抗沖擊性和其他性韌性、抗疲勞性、抗蠕變性、抗沖擊性和其他性能?；w和增強(qiáng)體通過(guò)界面結(jié)合，但結(jié)合力應(yīng)適能?；w和增強(qiáng)體通過(guò)界面結(jié)合，但結(jié)合力應(yīng)適當(dāng)，過(guò)小容易開裂，過(guò)大則使韌性下降。當(dāng)，過(guò)小容易開裂，過(guò)大則使韌性下降

15、。 陶瓷基復(fù)合材料的基體已有足夠強(qiáng)度，但脆性大，陶瓷基復(fù)合材料的基體已有足夠強(qiáng)度，但脆性大，陶瓷基復(fù)合的主要目的是陶瓷基復(fù)合的主要目的是增韌補(bǔ)強(qiáng)增韌補(bǔ)強(qiáng)，而金屬基和，而金屬基和樹脂基的復(fù)合作用是樹脂基的復(fù)合作用是增強(qiáng)補(bǔ)韌增強(qiáng)補(bǔ)韌。 按增強(qiáng)體種類和形態(tài)可將復(fù)合材料分為彌散增強(qiáng)按增強(qiáng)體種類和形態(tài)可將復(fù)合材料分為彌散增強(qiáng)型型、粒子增強(qiáng)型和纖維增強(qiáng)型三類。粒子增強(qiáng)型和纖維增強(qiáng)型三類。 彌散增強(qiáng)型：彌散增強(qiáng)主要針對(duì)金屬基，彌散增強(qiáng)型：彌散增強(qiáng)主要針對(duì)金屬基，彌散分布的硬質(zhì)顆粒如彌散分布的硬質(zhì)顆粒如Al2O3, TiC, SiC等可等可有效阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，顯著提高金屬及合金有效阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，顯著提高金屬及合

16、金的強(qiáng)度。的強(qiáng)度。 為了保證彌散增強(qiáng)效果，為了保證彌散增強(qiáng)效果，增強(qiáng)體應(yīng)該堅(jiān)硬、增強(qiáng)體應(yīng)該堅(jiān)硬、穩(wěn)定且不與基體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)顆粒穩(wěn)定且不與基體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)顆粒尺寸、形狀和體積分?jǐn)?shù)及結(jié)合情況都應(yīng)合尺寸、形狀和體積分?jǐn)?shù)及結(jié)合情況都應(yīng)合理理。 根據(jù)位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制，若顆粒間距為根據(jù)位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制，若顆粒間距為DP，復(fù)，復(fù)合材料產(chǎn)生塑性變形時(shí)，剪切力應(yīng)為復(fù)合合材料產(chǎn)生塑性變形時(shí)，剪切力應(yīng)為復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度，即：材料的屈服強(qiáng)度，即： y=Gmb/Dp (9-4) 式中式中Gm為基體剪切模量，為基體剪切模量，b為位錯(cuò)柏氏矢為位錯(cuò)柏氏矢量的模。量的模。 基體的理論斷裂強(qiáng)度約為基體的理論斷裂強(qiáng)度約為Gm

17、/30，理論屈服，理論屈服強(qiáng)度約為強(qiáng)度約為Gm/100，分別對(duì)應(yīng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需，分別對(duì)應(yīng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需剪切應(yīng)力的上下限。由此算出剪切應(yīng)力的上下限。由此算出彌散增強(qiáng)體彌散增強(qiáng)體的顆粒間距應(yīng)在的顆粒間距應(yīng)在0.01m0.3m之間之間。 如果顆粒直徑為如果顆粒直徑為dp，體積分?jǐn)?shù)為，體積分?jǐn)?shù)為p，顆粒，顆粒呈彌散分布，根據(jù)體視金相學(xué)，有：呈彌散分布，根據(jù)體視金相學(xué)，有： Dp=(2dp2/3p)1/2(1-p) (9-5) 代入式代入式9-4可得可得彌散顆粒金屬基復(fù)合材料屈彌散顆粒金屬基復(fù)合材料屈服強(qiáng)度：服強(qiáng)度： y=Gmb/(2dp/3p)1/2(1-p) (9-6) 可見(jiàn)可見(jiàn)顆粒越小，體積分?jǐn)?shù)越高，

18、強(qiáng)化效果顆粒越小，體積分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化效果越好越好。但。但P受工藝條件和韌性要求限制不受工藝條件和韌性要求限制不能過(guò)高，一般能過(guò)高，一般p=0.010.15, dp=0.010.1m。 *彌散銅彌散銅(鋁銅鋁銅CuAl2O3）制品：）制品：1.CuAl2O3彌散鋁銅彌散鋁銅: 彌散硬化彌散硬化Cu-Al2O3復(fù)合材料是用復(fù)合材料是用1225納米極細(xì)小納米極細(xì)小Al2O3微粒強(qiáng)化銅的基體，使該材料具微粒強(qiáng)化銅的基體，使該材料具有高強(qiáng)度、高硬度、高導(dǎo)電性及高軟化溫度。在美國(guó)、日有高強(qiáng)度、高硬度、高導(dǎo)電性及高軟化溫度。在美國(guó)、日本等國(guó)家已被廣泛應(yīng)用于大型微波管結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電材料、轉(zhuǎn)本等國(guó)家已被廣泛應(yīng)用于大

19、型微波管結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電材料、轉(zhuǎn)換開關(guān)、帶銀觸頭和點(diǎn)焊接電極等方面新材料的生產(chǎn)，工換開關(guān)、帶銀觸頭和點(diǎn)焊接電極等方面新材料的生產(chǎn)，工藝為：藝為：Cu-Al合金內(nèi)氧化合金內(nèi)氧化-等靜壓壓胚等靜壓壓胚-燒結(jié)燒結(jié)-熱擠壓熱擠壓-拉拔拉拔-加工成型。具有良好的熱穩(wěn)定性，具有較好的塑性和加工加工成型。具有良好的熱穩(wěn)定性，具有較好的塑性和加工性能，可以通過(guò)鍛造、冷拉、軋制等工藝制備成管、棒、性能，可以通過(guò)鍛造、冷拉、軋制等工藝制備成管、棒、片、帶、板等不同的形狀和規(guī)格片、帶、板等不同的形狀和規(guī)格.2. 技術(shù)指標(biāo)：密度技術(shù)指標(biāo)：密度g/cm3：8.85，抗拉強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度MPa：560，屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度MPa：4

20、70，延伸率延伸率%：7，硬度，硬度HV120，電導(dǎo)率，電導(dǎo)率IACS%：85，軟化，軟化溫度溫度900 粒子增強(qiáng)復(fù)合材料的性能與增強(qiáng)體和基體粒子增強(qiáng)復(fù)合材料的性能與增強(qiáng)體和基體的比例有關(guān)，某些性能只取決于各組成物的比例有關(guān)，某些性能只取決于各組成物質(zhì)的相對(duì)數(shù)量和性能。質(zhì)的相對(duì)數(shù)量和性能。復(fù)合材料的密度由復(fù)合材料的密度由表述：表述： c=pp+mm 式中：式中：c,p,m分別表示復(fù)合材料，粒子和分別表示復(fù)合材料，粒子和基體的密度；基體的密度； p,m分別表示復(fù)合材料中分別表示復(fù)合材料中粒子和基體的體積分?jǐn)?shù)。粒子和基體的體積分?jǐn)?shù)。 對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的基體材料，當(dāng)粒子大到位對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的基體材料，當(dāng)粒

21、子大到位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)不能繞過(guò)時(shí)，將發(fā)生位錯(cuò)受阻塞積，錯(cuò)運(yùn)動(dòng)不能繞過(guò)時(shí)，將發(fā)生位錯(cuò)受阻塞積，限制基體變形，同時(shí)在界面處產(chǎn)生應(yīng)力集限制基體變形，同時(shí)在界面處產(chǎn)生應(yīng)力集中，領(lǐng)先位錯(cuò)受力中，領(lǐng)先位錯(cuò)受力i i為為: i i=n=n (9-9) (9-9) 式中式中為平均應(yīng)力；為平均應(yīng)力；n n為塞積位錯(cuò)數(shù)。為塞積位錯(cuò)數(shù)。 根據(jù)位錯(cuò)理論根據(jù)位錯(cuò)理論 n=n=2 2D Dp p/G/Gm mb (9-10) b (9-10) D Dp p為粒子剪切彈性模量。為粒子剪切彈性模量。 設(shè)粒子理論破壞應(yīng)力為設(shè)粒子理論破壞應(yīng)力為D Dp p/30/30，當(dāng)粒子破壞，當(dāng)粒子破壞時(shí)位錯(cuò)得以運(yùn)動(dòng)，此時(shí)應(yīng)力應(yīng)為材料屈服時(shí)位錯(cuò)得以

22、運(yùn)動(dòng)，此時(shí)應(yīng)力應(yīng)為材料屈服強(qiáng)度強(qiáng)度y y，則有：，則有： i i=G=Gp p/30=/30=y y2 2D Dp p/G/Gm mb (9-11) b (9-11) 由此可得：由此可得： y y= = G Gm mG Gp pb/30Db/30Dp p (9-12) (9-12) 將式將式-5-5代入得：代入得： y y= =3G3Gm mG Gp pbVbVp p1/21/2/30/30 2d2dp p(1-(1-p p) (9-13) (9-13) 由此可知，由此可知，粒子直徑粒子直徑d dp p越小，體積分?jǐn)?shù)越小，體積分?jǐn)?shù)p p越高，對(duì)越高，對(duì)結(jié)晶型基體結(jié)晶型基體復(fù)合材料的增強(qiáng)效果復(fù)合

23、材料的增強(qiáng)效果越好。越好。 非晶體基體復(fù)合材料的強(qiáng)度計(jì)算公式分兩非晶體基體復(fù)合材料的強(qiáng)度計(jì)算公式分兩種。種。 界面未結(jié)合或結(jié)合差時(shí)界面未結(jié)合或結(jié)合差時(shí)，其強(qiáng)度，其強(qiáng)度cucu為：為： cucu=0.83p=0.83pp+Kmumu(1-(1-p) (9-14) 式中式中P為粒子通過(guò)界面受基體的正壓力；為粒子通過(guò)界面受基體的正壓力；為基體與粒子間的為基體與粒子間的； mumu為基體為基體抗拉強(qiáng)度；抗拉強(qiáng)度；K K為由于界面無(wú)結(jié)合造成的基體為由于界面無(wú)結(jié)合造成的基體強(qiáng)度降低因數(shù)，其值為強(qiáng)度降低因數(shù)，其值為0.70.7 1.0,1.0, K=a+bdK=a+bdp p-1/2-1/2, a,b, a

24、,b為常數(shù)。為常數(shù)。 嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，界面無(wú)結(jié)合的不能稱為復(fù)合材嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，界面無(wú)結(jié)合的不能稱為復(fù)合材料。但由于基體變形時(shí)會(huì)與粒子間產(chǎn)生相料。但由于基體變形時(shí)會(huì)與粒子間產(chǎn)生相互作用，粒子將限制基體變形而使材料得互作用，粒子將限制基體變形而使材料得以強(qiáng)化。從前式可看出：以強(qiáng)化。從前式可看出： p一定時(shí)，一定時(shí)，界面界面無(wú)結(jié)合的非晶體基體復(fù)合材料的強(qiáng)度可通無(wú)結(jié)合的非晶體基體復(fù)合材料的強(qiáng)度可通過(guò)提高摩擦因數(shù)過(guò)提高摩擦因數(shù) 和減小粒子尺寸和減小粒子尺寸dp來(lái)提高來(lái)提高。 當(dāng)基體與粒子當(dāng)基體與粒子界面有黏結(jié)界面有黏結(jié)時(shí)，復(fù)合材料的強(qiáng)度時(shí)，復(fù)合材料的強(qiáng)度cucu為為: cucu=(=(a a+0.83+0.83m

25、)p+a aS(1+p) (9-15) 式中式中a a為界面黏結(jié)強(qiáng)度在外力方向所允許的最大為界面黏結(jié)強(qiáng)度在外力方向所允許的最大應(yīng)力；應(yīng)力；m為界面剪切強(qiáng)度為界面剪切強(qiáng)度(近似等于基體剪切強(qiáng)度近似等于基體剪切強(qiáng)度mu)；S為材料破壞時(shí)基體內(nèi)平均應(yīng)力與為材料破壞時(shí)基體內(nèi)平均應(yīng)力與a a的比的比值，稱為應(yīng)力集中因數(shù)值，稱為應(yīng)力集中因數(shù)。 式中第一部分為粒子承載部分，第二部分為基體式中第一部分為粒子承載部分，第二部分為基體承載部分，即粒子也能分擔(dān)部分載荷；同時(shí)，承載部分，即粒子也能分擔(dān)部分載荷；同時(shí)，界界面黏結(jié)強(qiáng)度對(duì)復(fù)合材料性能有明顯影響。面黏結(jié)強(qiáng)度對(duì)復(fù)合材料性能有明顯影響。 用粒子增強(qiáng)碳素或陶瓷等需

26、要用粒子增強(qiáng)碳素或陶瓷等需要燒結(jié)成型燒結(jié)成型的的材料時(shí)，不同相之間的幾何形態(tài)、尺寸效材料時(shí)，不同相之間的幾何形態(tài)、尺寸效應(yīng)和增強(qiáng)粒子的最優(yōu)分布與匹配設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)應(yīng)和增強(qiáng)粒子的最優(yōu)分布與匹配設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)合材料性能影響很大。加入的粒子尺寸過(guò)合材料性能影響很大。加入的粒子尺寸過(guò)小不易產(chǎn)生增強(qiáng)效果；過(guò)大會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)小不易產(chǎn)生增強(qiáng)效果；過(guò)大會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，出現(xiàn)自發(fā)微裂紋。力，出現(xiàn)自發(fā)微裂紋。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，燒結(jié)后的粒徑約為原始粒根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，燒結(jié)后的粒徑約為原始粒徑的徑的26倍。倍。 對(duì)高性能陶瓷材料，一般增強(qiáng)顆粒對(duì)高性能陶瓷材料，一般增強(qiáng)顆粒粒徑粒徑選選在在0.1100m范圍。范圍。 圖圖9-3為圓形粒子大小

27、配合圖，下圖中綠色為圓形粒子大小配合圖，下圖中綠色的為基體分料粒子，紅色為增強(qiáng)粒子。為的為基體分料粒子，紅色為增強(qiáng)粒子。為了得到致密和性能優(yōu)良的最終產(chǎn)品，增強(qiáng)了得到致密和性能優(yōu)良的最終產(chǎn)品，增強(qiáng)粒子粒徑應(yīng)與基體粒子粒徑適當(dāng)搭配并分粒子粒徑應(yīng)與基體粒子粒徑適當(dāng)搭配并分布均勻。布均勻。 9.2.2.3 纖維增強(qiáng)型纖維增強(qiáng)型 (1) 連續(xù)纖維增強(qiáng)原理：若纖維在基體中呈單向均連續(xù)纖維增強(qiáng)原理：若纖維在基體中呈單向均勻排列，則沿纖維方向，復(fù)合材料的各項(xiàng)性能可勻排列，則沿纖維方向，復(fù)合材料的各項(xiàng)性能可用混合定則表述：用混合定則表述： Pc=Pff+Pmm (9-16) 在制造復(fù)合材料時(shí)，難免出現(xiàn)一些不理想

28、情況，在制造復(fù)合材料時(shí)，難免出現(xiàn)一些不理想情況，為了更準(zhǔn)確計(jì)算纖維方向的彈性模量，混合定則為了更準(zhǔn)確計(jì)算纖維方向的彈性模量，混合定則可改寫為：可改寫為： Ec=k(Eff+Emm) (9-17) k取值取值0.91.0之間。之間。 當(dāng)外力達(dá)到使基體發(fā)生塑性變形，基體對(duì)當(dāng)外力達(dá)到使基體發(fā)生塑性變形，基體對(duì)復(fù)合材料的剛度影響可以忽略不計(jì)時(shí)：復(fù)合材料的剛度影響可以忽略不計(jì)時(shí)： Ec=kEff (9-18) 如果外載荷垂直于單向連續(xù)纖維復(fù)合材料如果外載荷垂直于單向連續(xù)纖維復(fù)合材料的纖維方向的纖維方向, 而纖維與基體對(duì)復(fù)合材料線而纖維與基體對(duì)復(fù)合材料線性伸長(zhǎng)的作用不相關(guān)，則每一組元的性伸長(zhǎng)的作用不相關(guān)，

29、則每一組元的等于復(fù)合材料的總應(yīng)變。由此可導(dǎo)等于復(fù)合材料的總應(yīng)變。由此可導(dǎo)出出垂直于纖維方向彈性模量垂直于纖維方向彈性模量的計(jì)算式：的計(jì)算式： 1/Ec=f/Ef+m/Em (9-19) *=F/E 對(duì)于復(fù)混材料對(duì)于復(fù)混材料,若若Ef1和和Ef2分別表示第一和第分別表示第一和第二種纖維的彈性模量，二種纖維的彈性模量， Em表示基體的彈性表示基體的彈性模量，模量，則單向排列纖維的混雜復(fù)合材料模則單向排列纖維的混雜復(fù)合材料模量可表示為：量可表示為： Ec=Ef1f1+Ef2f2+ Emm (9-20) 式式中中為體積分?jǐn)?shù)；為體積分?jǐn)?shù)； f1f2m=1 。 式式9-179-20適用于拉伸和壓縮載荷的計(jì)

30、算適用于拉伸和壓縮載荷的計(jì)算, 但對(duì)但對(duì)拉伸計(jì)算更為精確拉伸計(jì)算更為精確。 單向連續(xù)纖維復(fù)合材料在纖維方向的強(qiáng)度單向連續(xù)纖維復(fù)合材料在纖維方向的強(qiáng)度為：為： cu=fufuf+m m* *(1-(1-f) (9-21) 式中式中fufu為纖維抗拉強(qiáng)度；為纖維抗拉強(qiáng)度；m m* *為纖維斷裂為纖維斷裂時(shí)的基體應(yīng)力；時(shí)的基體應(yīng)力；cucu為復(fù)合材料沿纖維方向?yàn)閺?fù)合材料沿纖維方向的抗拉強(qiáng)度。的抗拉強(qiáng)度。 由于纖維是復(fù)合材料的主要承載者，因此由于纖維是復(fù)合材料的主要承載者，因此可以用基體屈服強(qiáng)度可以用基體屈服強(qiáng)度mumu為來(lái)近似代替為來(lái)近似代替m m* *。 此式只適合于拉伸載荷的計(jì)算此式只適合于拉伸

31、載荷的計(jì)算。 由式由式9-21可以看出：復(fù)合材可以看出：復(fù)合材 料的強(qiáng)度由基體強(qiáng)度料的強(qiáng)度由基體強(qiáng)度mumu和和 增強(qiáng)纖維強(qiáng)度增強(qiáng)纖維強(qiáng)度f(wàn)ufu兩部分線兩部分線 性組成，據(jù)此可作圖性組成，據(jù)此可作圖9-4。 圖中圖中fmin表示纖維最小體表示纖維最小體 積分?jǐn)?shù)，當(dāng)積分?jǐn)?shù)，當(dāng)ffmin時(shí)，材料的強(qiáng)度時(shí)，材料的強(qiáng)度 由纖維控制。復(fù)合材料的目由纖維控制。復(fù)合材料的目 的是為了增強(qiáng)基體，要求的是為了增強(qiáng)基體，要求 cucu mumu。由此可得由此可得 fer=(mumu-m m* *)/()/(fufu-m m* *) ) (9-22) (9-22) fer的意義是的意義是基體真正得到增強(qiáng)時(shí)所應(yīng)該基

32、體真正得到增強(qiáng)時(shí)所應(yīng)該加入的纖維的最小體積分?jǐn)?shù)。加入的纖維的最小體積分?jǐn)?shù)。 單向復(fù)合材料在纖維方向的抗拉強(qiáng)度大大單向復(fù)合材料在纖維方向的抗拉強(qiáng)度大大高于抗壓強(qiáng)度，但拉伸和壓縮模量相差不高于抗壓強(qiáng)度，但拉伸和壓縮模量相差不大；在垂直于纖維方向的拉伸強(qiáng)度低于基大；在垂直于纖維方向的拉伸強(qiáng)度低于基體強(qiáng)度，但壓縮強(qiáng)度大于基體強(qiáng)度，拉伸體強(qiáng)度，但壓縮強(qiáng)度大于基體強(qiáng)度，拉伸和壓縮模量都高于基體模量。和壓縮模量都高于基體模量。 (2) 短纖維和晶須增強(qiáng)復(fù)合材料：與長(zhǎng)纖維短纖維和晶須增強(qiáng)復(fù)合材料：與長(zhǎng)纖維增強(qiáng)相比，短纖維和晶須增強(qiáng)的成本低，增強(qiáng)相比，短纖維和晶須增強(qiáng)的成本低，各向異性較小。各向異性較小。 圖圖

33、9-5中，短纖維或晶須復(fù)中，短纖維或晶須復(fù) 合材料受水平拉力作用變合材料受水平拉力作用變 形后，因形后，因基體變形量大于基體變形量大于 增強(qiáng)體變形量，而兩者結(jié)增強(qiáng)體變形量，而兩者結(jié) 合緊密，于是在界面產(chǎn)生剪應(yīng)力合緊密，于是在界面產(chǎn)生剪應(yīng)力。并通過(guò)并通過(guò)剪應(yīng)力將承受載荷合理分?jǐn)傇诶w維和基體剪應(yīng)力將承受載荷合理分?jǐn)傇诶w維和基體上，上，纖維所受拉應(yīng)力更大纖維所受拉應(yīng)力更大，這就是短纖維，這就是短纖維或晶須增強(qiáng)的原理?；蚓ы氃鰪?qiáng)的原理。 短纖維或晶須復(fù)合材料強(qiáng)度可短纖維或晶須復(fù)合材料強(qiáng)度可大致大致表示為：表示為： cucu=(1-L=(1-Lc c/2L)/2L)fufuf+m m* *(1-(1-f

34、) (9-30) 式中式中m m* * 為纖維斷裂時(shí)的基體應(yīng)力；為纖維斷裂時(shí)的基體應(yīng)力；L Lc c為纖維臨界長(zhǎng)為纖維臨界長(zhǎng)度度( (因拉長(zhǎng)而斷裂時(shí)的增長(zhǎng)度因拉長(zhǎng)而斷裂時(shí)的增長(zhǎng)度) )；L L為纖維長(zhǎng)度。為纖維長(zhǎng)度。 短纖維或晶須增強(qiáng)的臨界體積分?jǐn)?shù)短纖維或晶須增強(qiáng)的臨界體積分?jǐn)?shù)fer的導(dǎo)出過(guò)程的導(dǎo)出過(guò)程與連續(xù)纖維復(fù)合材料相似與連續(xù)纖維復(fù)合材料相似，即：，即： fer=(mumu-m m* *)/()/(f f-m m* *) (9-31) ) (9-31) 與式與式9-229-22比較，比較，由于由于f ffufu，短纖維和晶須增強(qiáng)，短纖維和晶須增強(qiáng)復(fù)合材料的臨界體積分?jǐn)?shù)高于連續(xù)纖維復(fù)合材料，

35、復(fù)合材料的臨界體積分?jǐn)?shù)高于連續(xù)纖維復(fù)合材料，說(shuō)明增強(qiáng)作用較小一些。說(shuō)明增強(qiáng)作用較小一些。 在連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，纖維斷裂應(yīng)在連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，纖維斷裂應(yīng)變小于基體斷裂應(yīng)變時(shí)，纖維將先于基體變小于基體斷裂應(yīng)變時(shí)，纖維將先于基體斷裂為斷裂為L(zhǎng)c或或2Lc長(zhǎng)的短纖維。此時(shí)材料仍能長(zhǎng)的短纖維。此時(shí)材料仍能承載，只是承載能力變?yōu)槎汤w維承載時(shí)的承載，只是承載能力變?yōu)槎汤w維承載時(shí)的狀態(tài)。狀態(tài)。 9.3 復(fù)合材料界面復(fù)合材料界面是基體與增強(qiáng)體之間化學(xué)成分有顯著是基體與增強(qiáng)體之間化學(xué)成分有顯著變化但彼此結(jié)合的、能傳遞載荷作用的過(guò)變化但彼此結(jié)合的、能傳遞載荷作用的過(guò)渡區(qū)域渡區(qū)域(1102nm)。該區(qū)域中

36、的材料該區(qū)域中的材料結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)和性能不同與組分材料中的任意一個(gè)性能不同與組分材料中的任意一個(gè)。簡(jiǎn)稱。簡(jiǎn)稱為界面相或界面層。為界面相或界面層。 由于增強(qiáng)體細(xì)小，界面層面積比例很大，由于增強(qiáng)體細(xì)小，界面層面積比例很大，其性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和完整性對(duì)復(fù)合材料的性能其性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和完整性對(duì)復(fù)合材料的性能影響極大影響極大。 9.3.1 復(fù)合材料界面結(jié)合類型復(fù)合材料界面結(jié)合類型 建立界面需要一定的結(jié)合力建立界面需要一定的結(jié)合力。界面結(jié)合力。界面結(jié)合力大致分為物理結(jié)合力和化學(xué)結(jié)合力。物理大致分為物理結(jié)合力和化學(xué)結(jié)合力。物理結(jié)合力一般為范得華力，包括偶極定向力、結(jié)合力一般為范得華力，包括偶極定向力、誘導(dǎo)偶極定向力和色散

37、力以及氫鍵作用力；誘導(dǎo)偶極定向力和色散力以及氫鍵作用力；化學(xué)結(jié)合力指界面產(chǎn)生共價(jià)鍵和金屬鍵?；瘜W(xué)結(jié)合力指界面產(chǎn)生共價(jià)鍵和金屬鍵。 實(shí)際上又根據(jù)界面形成中物理和化學(xué)形式實(shí)際上又根據(jù)界面形成中物理和化學(xué)形式進(jìn)行分類進(jìn)行分類。 9.3.1.1 金屬基和陶瓷基復(fù)合材料界面結(jié)合金屬基和陶瓷基復(fù)合材料界面結(jié)合類型：類型： (1) 機(jī)械結(jié)合：指機(jī)械結(jié)合：指僅由粗糙表面和因基體收僅由粗糙表面和因基體收縮包緊增強(qiáng)體產(chǎn)生的磨擦結(jié)合縮包緊增強(qiáng)體產(chǎn)生的磨擦結(jié)合。復(fù)合不充。復(fù)合不充分時(shí)發(fā)生此類結(jié)合。承載力很小。分時(shí)發(fā)生此類結(jié)合。承載力很小。 (2) 熔解和浸潤(rùn)結(jié)合：基體能潤(rùn)濕增強(qiáng)體，熔解和浸潤(rùn)結(jié)合：基體能潤(rùn)濕增強(qiáng)體，相

38、互間發(fā)生擴(kuò)散和熔解，相互作用為短程相互間發(fā)生擴(kuò)散和熔解，相互作用為短程力力(幾個(gè)原子間距幾個(gè)原子間距)。 當(dāng)增強(qiáng)體表面能很小不能被潤(rùn)濕時(shí)，可借當(dāng)增強(qiáng)體表面能很小不能被潤(rùn)濕時(shí)，可借助涂層予以改善。助涂層予以改善。 (3) 反應(yīng)結(jié)合：反應(yīng)結(jié)合：特征是通過(guò)基體與增強(qiáng)體的特征是通過(guò)基體與增強(qiáng)體的反應(yīng)生成化合物反應(yīng)生成化合物。如硼纖維增強(qiáng)鈦合金在。如硼纖維增強(qiáng)鈦合金在界面處生成界面處生成TiB2。 實(shí)際上界面反應(yīng)是復(fù)雜的實(shí)際上界面反應(yīng)是復(fù)雜的，可能發(fā)生多個(gè)，可能發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，并通過(guò)擴(kuò)散發(fā)生元素交換。反應(yīng)，并通過(guò)擴(kuò)散發(fā)生元素交換。 一般情況下結(jié)合強(qiáng)度隨反應(yīng)程度增加而增一般情況下結(jié)合強(qiáng)度隨反應(yīng)程度增加而增加

39、，達(dá)到一定程度后有所減弱。加，達(dá)到一定程度后有所減弱。 (4) 氧化結(jié)合：為增強(qiáng)體表面吸附空氣帶來(lái)氧化結(jié)合：為增強(qiáng)體表面吸附空氣帶來(lái)的氧化作用或是氧化物與基體的結(jié)合。如的氧化作用或是氧化物與基體的結(jié)合。如硼纖維增強(qiáng)鋁合金時(shí)，硼纖維吸附的氧與硼纖維增強(qiáng)鋁合金時(shí)，硼纖維吸附的氧與之反應(yīng)生成之反應(yīng)生成BO2，BO2又與鋁接觸反應(yīng)生成又與鋁接觸反應(yīng)生成B和和AL2O3，形成氧化結(jié)合。，形成氧化結(jié)合。 (5) 混合結(jié)合：上述幾種方式的組合。其存混合結(jié)合：上述幾種方式的組合。其存在較為普通，是在較為普通，是最重要的一種結(jié)合方式最重要的一種結(jié)合方式。 9.3.1.2 樹脂基復(fù)合材料的界面結(jié)合類型樹脂基復(fù)合材

40、料的界面結(jié)合類型 (1) 化學(xué)鍵合：化學(xué)鍵合：基體表面的官能團(tuán)與增強(qiáng)體表面的基體表面的官能團(tuán)與增強(qiáng)體表面的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)官能團(tuán)發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，形成共價(jià)鍵結(jié)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵結(jié) 合的界面區(qū)合的界面區(qū)。這種方。這種方 式在增強(qiáng)體表面處理式在增強(qiáng)體表面處理 后和使用偶聯(lián)劑后存后和使用偶聯(lián)劑后存 在較普遍。如用有機(jī)在較普遍。如用有機(jī) 硅烷偶聯(lián)劑強(qiáng)化增強(qiáng)硅烷偶聯(lián)劑強(qiáng)化增強(qiáng) 體與樹脂基界面結(jié)合體與樹脂基界面結(jié)合 (圖圖9-8)。 (2) 浸潤(rùn)浸潤(rùn)-浸吸附結(jié)合：增強(qiáng)體被基體浸潤(rùn)，即物浸吸附結(jié)合：增強(qiáng)體被基體浸潤(rùn)，即物理吸附所產(chǎn)生的界面結(jié)合。這種結(jié)合有時(shí)會(huì)超過(guò)理吸附所產(chǎn)生的界面結(jié)合。這種結(jié)合有時(shí)會(huì)超過(guò)基體的內(nèi)聚

41、力。基體的內(nèi)聚力。 (3) 擴(kuò)散結(jié)合：界面擴(kuò)散結(jié)合：界面 擴(kuò)散作用形成界面擴(kuò)散作用形成界面 模糊區(qū)。如玻璃纖模糊區(qū)。如玻璃纖 維增強(qiáng)樹脂基，用維增強(qiáng)樹脂基，用 偶聯(lián)劑一端與玻璃偶聯(lián)劑一端與玻璃 纖維基質(zhì)表面以化學(xué)鍵結(jié)合，另一端可熔解擴(kuò)散纖維基質(zhì)表面以化學(xué)鍵結(jié)合，另一端可熔解擴(kuò)散于界面區(qū)域的樹脂中，形成互穿高聚物網(wǎng)絡(luò)于界面區(qū)域的樹脂中，形成互穿高聚物網(wǎng)絡(luò)(圖圖9-9)。 (4) 機(jī)械結(jié)合：類似前述金屬基復(fù)合材料。機(jī)械結(jié)合：類似前述金屬基復(fù)合材料。 (5) 靜電結(jié)合靜電結(jié)合 :兩相物質(zhì)對(duì)電子的親和力相兩相物質(zhì)對(duì)電子的親和力相差較大時(shí)差較大時(shí)(如金屬與聚合物如金屬與聚合物)，在界面區(qū)容易，在界面區(qū)容易產(chǎn)生接觸電勢(shì)并形成雙電層，靜電吸引力產(chǎn)生接觸電