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材料导报A:综述篇
2013年11月(上)第27卷第11期
复合材料界面层材料的研究
卢国锋2,乔生儒,许艳
(1西北工业大学,超高温结构复合材料国家重点实验室,西安710072;2渭南师范学院装备工程技术中心,
渭南714000;3渭南师范学院图书馆,渭南714000
摘要界面层是复合材料中的关键组成部分,因对复合材料的各项性能都有重要影响,而成为复合材料研究
的重点之一。在叙述界面层功能的基础上,分别对层状结构界面层材料(包括层状晶体结构材料和多层陶資界面相)
和非层状结界面层材料进行了讨论,分析了研究中存在的问题,指出了未来研究的方向和重点。
关键词界面层复合材料力学性能抗氧化性能
中图分类号:TB332
文献标识码:A
Studies on the Interphase of the Composites
LU Guofeng*2, QIAO Shengru, XU Yan
(1 National Key Iaboratory of Thermostructure Composite Materials, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072
2 Center for Armament Engineering Technology, Weinan Normal University, Weinan 714000
3 Library of Weinan Normal University, Weinan 714000
Abstract The interlayer is a key component of the composites, and has important influence on the properties of
the materials. Based on the description of the functionality of interphase, the research status of the interphase mate
rials with layer structure, including layered crystal structure and multilayer ceramic interphase, and the interphase ma
terials without layered structure is introduced. The problems in the research work are analyzed, the direction and fo
cus
Iture research are pointed out.
Key words interphase, composites, mechanical property, oxidation resistance
0引言
区域时,基体和纤维沿它们之间的界面发生分离,并使裂纹
的扩展方向发生改变,即裂纹偏转,阻止裂纹直接越过纤维
界面层是复合材料中处于增强体和基体之间的一个局表面进行扩展。缓解作用是指界面层通过过渡作用和界面
部微小区域。它将增强体和基体彼此良好地结合在一起,起滑移减少残余热应力。阻挡作用是指阻挡基体和纤维间元
着传递载荷,阻止裂纹越过增强体表面进行扩展,缓解残余素的相互扩散、溶解和有害化学反应,阻止外界环境对纤维
热应力,阻挡基体和纤维间元素的相互扩散、溶解和有害化增强体的侵害2。
学反应,阻止纤维在高温环境下发生氧化的作用。界面层
以上只是一般意义上的界面层功能,但不同功用的复合
在复合材料中所占的体积分数虽不足10%,但却是影响陶瓷材料对界面层的要求不同。例如:以承受载荷为主要目的的
基复合材料力学性能、抗环境侵蚀能力等的关键因素之一。复合材料对前3种功能有更为苛刻的要求,而以抗氧化为主
特别是对于脆性纤维增强脆性基体复合材料来说,纤维与基要目的的复合材料则对阻挡功能要求更严。一种界面层所
体间的界面层是决定复合材料强度和韧性的重要因素。因具有的功能主要取决于界面层的材质、结构、厚度以及界面
此,对界面层材料及其结构的研究一直是复合材料研究的热层与纤维或基体间的相互作用等因素。为了满足不同复合
点之一。本文对近年来在复合材料界面层领域的研究进行材料功能的需求,不同功用的复合材料应具有不同的界面
了综述。
层。复合材料界面层的研究正是在这种需求下不断进行的
1复合材料界面层的功能
目前常被研究的界面层材料有很多,大致可分为两类:层状
结构材料和非层状结构材料,其中层状结构材料又包括层状
一般来讲,界面层的功能主要有4个:传递、阻止裂纹扩晶体结构材料和多层陶瓷界面相。
展、缓解和阻挡。传递作用是指界面层作为一个“桥梁”将作
用于基体的载荷充分传递至复合材料的主要承载者一纤2层状晶体结构界面层材料
维增强体上。阻止裂纹扩展是指当基体裂纹扩展到界面层
具有层状晶体结构的材料由于其层间结合力较弱,当外
兴国家自然科学基金(50772089);渭南师范学院科研项目(13YKS003)
卢国锋;男,1975年生,博士,副教授,主要研究方向为陶资基复合材料和功能材料E-mail:luguof75@163.com