复合材料的界面强度及测定方法

研制出一种显微脱粘法界面强度的测定仪，在０－０．９８Ｎ范围内可以匀速连续加载，精度为０．９８ｍＮ。用它测定了Ｎｉｃａｌｏｎ ＳｉＣ纤维增强７７４０硅硼酸盐玻璃复合材料的界面强度，研究了纤维直径，相邻纤维间距对界面强度和界面强度对复合材料断裂韧性的影响。     

确定层状复合材料界面结合强度的新模型

本文提出了一个确定层状复合材料界面结合强度的新模型,即由两种材料交替完全粘结在一起的复合梁。利用材料力学方法对这种梁进行了应力分析,包括正应力分析和剪应力分析。研究了两种情况:一种情况假设两种材料均是线弹性材料;另一种情况假设其中一种材料是纯线弹性材料。而另一种材料是理想弹塑性材料。本文给出的复合梁剪应力的计算公式为复合材料界面剪切强度的测定提供了比较精确的计算公式。     

SiC（CVD）／Al复合材料界面剪切强度的测试

本文利用声发射技术，成功地测出ＳｉＣ（ＣＶＤ）单纤维增强Ａｌ基复合材料在拉伸过程中纤维的平均断裂长度，并由萃取纤维的方法加以验证。再用微观力学模型，计算出纤维与基体之间的界面剪切强度。     

层状复合材料界面结合强度非传统评价方法

简要总结了层状复合材料界面结合强度的非传统评价方法。非传统界面结合强度评价方法包括:波振法(激光层裂法、应力波法、超声波法、电磁波法)、划痕法(激光划痕法)、辅助分析法(X射线衍射法、有限元法、解析法)和其他方法(电阻法)。波振法是将载荷以冲击波的形式施加在界面位置处,实现复层和基体分离。划痕法是将高能激光作用于复层,分离界面,实现界面结合强度的测量。电阻法通过建立界面电阻和界面强度之间的关系,评价界面结合强度。与传统界面评价方法对比,非传统评价方法有特殊优点:对材料的破坏程度小,有效抑制材料的弹塑性变形,测得界面强度接近界面本征强度。但非传统法也仍存在一些亟待解决的问题,随着新材料的不断出现,需要不断改进现有测试方法,使界面结合强度评价方法向着简单易行、无损、自动化的方向发展。     

纤维与基体界面剪切强度研究

采用微脱粘法,在改装的光学显微镜下测得复合材料单根纤维与基体界面发生微脱粘时的微脱粘力。在建立单根纤维—基体—复合材料的层套细观力学模型基础上,依据复合材料最大应力失效判据,使用自行设计的专门有限元分析程序,对已发生微脱粘界面进行分析,从而得到单根纤维与基体界面剪切强度。      

纤维／聚合物基体界面性能的原位表征

建立了复合材料界面强度原位测试系统，研制出界面剪切强度有限元分析软件并探讨了影响界面剪应力分析的因素，提出了改进的微观力学模型；利用该系统，研究了表面经不同改性处理的ＣＦ增强ＰＭＲ—１５聚酰亚胺复合材料界面的微观力学性能，结果表明：有效的表面处理可使ＣＦ／ＰＭＲ—１５界面剪切强度明显提高，并与其宏观性能具有较好的对应趋势。本文还初步探讨了界面破坏的过程。     

金属基复合材料界面强度测试方法的研究

通过对拉拔法和顶出法的试样制备、测试方法和两种方法的对比等方面的研究,得知顶出法更适合于金属基复合材料界面强度的测试.     

颗粒增强金属基复合材料界面结合强度的表征:理论模型、有限元模拟和实验测试

金属基复合材料的综合性能优异,应用领域广泛,在这类材料中,增强相与基体之间的界面结合情况是影响材料性能的关键因素之一,而界面结合强度是衡量界面结合情况最重要的定量化指标。到目前为止,研究者们已经提出了许多测量复合材料界面强度的方法,包括早期就已经提出并一直沿用的微观力学测试方法,如单纤维拉出法、单纤维断裂法和微粘结测试法等,以及以材料宏观性能来评价界面应力状态的宏观实验方法,如横向弯曲实验、横向拉伸实验以及导槽剪切实验等。根据测量过程是否需要对界面进行破坏又可以分为声发射技术、声显微技术、拉曼光谱等技术的非破坏性方法以及一些需要破坏界面从而达到测量目的的破坏性方法。虽然诸多学者对复合材料界面结合强度的测量与表征做了大量的研究工作并取得了重大进展,但这些测试方法基本上都是基于纤维增强金属复合材料的成果,对于颇有前景的颗粒增强金属复合材料而言,这些测试手段却因颗粒增强相在形状和尺度上的特殊性而难以奏效,从而造成定量表征颗粒增强金属基复合材料界面结合强度相关研究的发展较为缓慢。为了解决颗粒增强相与金属基体界面强度难以测量的问题,许多研究者在建立理论模型的基础上通过有限元模拟的方法来表征界面的结合强度。这种方法可以用来预测颗粒增强金属基复合材料的界面结合强度,具有一定的指导意义,但是计算机模拟的方法在建模及计算过程中很大程度上对颗粒增强相的形状、分布状态以及界面的形变方式进行了简化处理,导致其结果与实际情况往往存在一定的误差。在这种情况下,研究者们开始寻求通过实验测试的方法来定量表征颗粒与金属基体之间的界面结合强度,也就是通过测量界面处的剪切强度或拉伸强度来表征界面的结合强度。本文针对颗粒增强金属基复合材料,归纳了国内外研究者们基于不同原理对界面结合强度进行研究和预测的理论模型,论述了对界面结合强度进行定量表征的有限元模拟测试法以及实验测试法,以期在一定程度上为界面设计与结合强度控制提供参考。     

碳/铝复合材料界面结合强度对拉伸性能的影响

本文主要研究C/Al复合材料先驱丝的界面结合强度的表征方法以及界面结合状态对复合材料拉伸性能的影响.用自行研制的小型剪切试验机测定复合材料先驱丝的纵向剪切强度,通过计算得到复合材料界面处的剪切强度以此作为界面结合强度的定量表征方法.实验证明,不同界面结合强度的复合丝在宏观上表现出有不同纵向剪切强度值,复合材料的界面结合强度可以用界面剪切强度值定量描述.复合材料拉伸强度随界面强度提高而减少,在满足复合材料横向强度要求前提下,降低复合材料界面结合有利于提高拉伸强度.     

聚合物基复合材料界面剪切强度的测试

用声发射技术确定纤维断裂的位置,从而决定纤维断裂段的长度分布。采用含有单纤维丝的聚合物基复合材枓试件,应用细观力学模型,根据纤维断裂段的长度,确定纤维和基体之间的界面剪切强度。这种方法适用于不透明的复合材料基体,有可能用来测定金属基和陶瓷基复合材料的界面剪切强度。     

树脂基复合材料界面剪切强度的测定

本文建立了一种界面剪切强度表征的新方法,对复合材料的单根纤维施加轴向压力,使其与周围树脂基体脱胶。通过有限元分析,得到界面剪切强度。这种方法适用于实际复合材料制件,克服了其它测试方法的不足,它不仅对于界面研究具有重大的理论价值,而且对复合材料制品检测,力学设计等方面都具有重要的实际意义。并可望用于测定金属基、陶瓷基复合材料的界面剪切强度。     

结晶性高聚物基体复合材料的界面结晶效应

本文综述了结晶性高聚物基体复合材料的界面结晶效应的研究概况,着重讨论了有关横晶的主要问题。     

用脉冲激光法测量金属基复合材料界面强度

本文采用脉冲激光引发不同材料间界面脱粘的方法,并结合有限元方法对上述脱粘过程进行数值模拟,从而决定界面的拉伸强度。对铜与碳化硅间的界面强度进行了测定,结果表明该界面的拉伸强度为8.36GPa.     

加筋复合白口铸铁界面结合强度测量方法及其影响因素

设计了三种复合白口铸铁界面结合强度测量方法，实验结果表明，钢筋拔出试验方法能准确，方便地测量这种筋复合白口铸铁的界面结合强度，复合白口铸铁的界面结合强度受镶铸时液固体积比，浇注温度和钢筋预热温度的影响。     

顶出法对细编穿剌碳／碳复合材料界面强度的研究

研制了一套表征碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料界面力学性能的单丝顶出测试系统,实现了对碳纤维的单丝顶出测试。利用该仪器测定了不同工艺条件下制备的几组Ｃ／Ｃ复合材料样品的界面粘接性能,研究了界面剪切强度和复合材料拉伸强度之间的关系。     

氧化物陶瓷基复合材料中晶须／基体界面的特性及作用

本文研究了ＳｉＣ晶须增韧氧化物陶瓷基复合材料中的晶须／基体界面结构性质及其在补强增韧作用中的作用机制。ＴＥＭ观察结果表明：复合材料中的ＳｉＣｗ／Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ２／ＺｒＯ２（２Ｙ）和ＳｉＣｗ／ＺｒＯ２（６Ｙ）界面结合致密，在分析电镜下未发现明显的界面过滤层或界面相，由于膨胀失配而受拉应力作用的界面基体一侧往往成为微裂纹形核的有利部位，ＺｒＯ２中ｔ－ｍ相变的体积膨胀效应可以抵消这种热应力，调整基体     

界面结合强度对C/Cu 复合材料热膨胀性能的影响

本文通过在C/C u 复合材料的Cu 基体中添加不同的合金元素(Sn,Ni, Fe) 获得不同的界面结合强度, 研究了界面结合强度对C/C u 复合材料热膨胀特性的影响规律, 并分析了界面结合强度对降温过程中复合材料的收缩特性及残余应变的影响。      

SiCp／Al复合材料的界面优先溶解

本文报导了ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料在ＮａＣｌ水溶液中的增强体／基体界面优先溶解（ＩＰＤ）现象。计算了淬火时形成的界面附近基体的塑性变形区尺寸，理论分析表明ＩＰＤ系由界塑性区加速溶解引起，考察了ＩＰＤ在复合材料腐蚀中的作用，发现ＩＰＤ能使高ＳｉＣ含量材料的均匀溶解，并能抑制点蚀。