2021年讲陶瓷基复合材料的界面设计讲义

用?依靠材料体系的选择使增强体和基体的界面满足界面热物理、界面热化学和适当界面结合强度的条件很困难，使用界面层是解决陶瓷基复合材料界面热膨胀失配、界面反应和界面强结合问题的最佳途径。?因此，陶瓷基复合材料的界面设计主要是界面层的设计。要同时解决这三方面的问题，界面层必须满足下述基本条件：? 1) 低模量—缓解热膨胀失配；? 2) 低剪切强度—控制界面结合强度；? 3) 与纤维和基体共有化学组元—防止界面化学反应。Р*Р讲陶瓷基复合材料的界面设计Р*РР2. 陶瓷基复合材料的界面层Р2.2 界面层与界面破坏?与增强体相比，低模量的界面层可以看作塑性体。当界面切应力τi大于界面层的屈服剪切强度τy时?τi > τy ?界面层内将发生屈服变形，增强体和基体组成屈服界面。屈服界面增强体和界面的应力分布与滑移界面相似。РР*Р讲陶瓷基复合材料的界面设计Р*РР2.2 界面层与界面破坏Р由于界面层使陶瓷基复合材料的界面由增强体/基体界面转变为界面层/增强体和界面层/基体两种界面，裂纹在陶瓷基复合材料的界面扩展存在三种路径：界面层-（增强体）纤维界面、界面层-基体界面和界面层内部。?裂纹在界面上的扩展是界面滑移的结果，而在界面层内的扩展是界面层屈服的结果。显然，裂纹在界面层内的扩展阻力更大。如果界面的脱粘强度τd大于界面层的屈服强度τy?τd > τy ?则裂纹在界面层内扩展。?因此，界面屈服破坏比滑移破坏对陶瓷基复合材料的强韧化更有利。在没有界面层的情况下，陶瓷基复合材料只能依靠界面滑移。在有界面层的情况下，陶瓷基复合材料可以发生界面滑移，也可以发生界面屈服，并且可以通过界面层厚度进行调整。Р*Р讲陶瓷基复合材料的界面设计Р*