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【环氧板】化学方面


环氧板化学方面的不稳定性主要与复合材料在加工使用过程中的界面化学反应有关。它包括连续界面反应、交换式界面反应和暂稳态界面变化等现象。其中连续界面反应对复合材料的力学性能的影响最大。界面反应产物多数比增强体脆,在外载作用下易首先产生裂纹。此外,化合物的生成也可能对增强体的性能有所影响。基体与增强体间的化学反应可发生在化合物与增强体之间的接触面,即增强体一侧,也可发生在化合物与基体之间的接触面上,即基体侧,也可同时发生在两个接触面上,-般发生在基体-侧较为多见。交换式界面反应的不稳定因素主要出现在含有两种或两种以上的合金基体中。该过程一般分为两步:
(1)增强体与合金基体生成化合物,此化合物暂时包含了合金中的所有元素。
(2)由热力学定律可知,
环氧板增强体总是优先与基体中的某一合金元素反应结合,因此,原先生成的化合物中的其他元素将与邻近基体合金中的这一元素起交换反应,直至达到化学平衡。交换反应的结果是最易与增强体元素起反应的合金元素将富集在界面层中,而不易或不能与增强体反应的基体中的合金元素将在邻近界面的基体中富集。有人认为,基体中不易形成化合物的元素向基体中的扩散控制着整个过程的速度。因此,可通过选择合适的合金元素来降低交换反应的速度。交换反应的不稳定因素不一-定有害,有时还会有益。如硼纤维增强钛合金基复合材料中,由于钛与硼的反应自由能低,故优先结合生成TiB2,使得那些不易或不能与硼反应的元素在界面附近富集,形成了硼向基体扩散的阻挡层,故降低了反应速度。环氧板暂稳态界面变化是由于增强体表面局部存在氧化膜所致。如硼纤维/铝复合材料,若采用固体扩散法的制备工艺,界面上将产生氧化膜,但它的热稳定性差,易发生球化而影响复合材料的性能。

界面结合状态对金属基
环氧板材料沿纤维方向的拉伸强度影响很大,对剪切强度和疲劳性能也有不同程度的影响。界面结合强度适中,可使复合材料具有最佳的拉伸强度。一般情况下,界面结合强度愈高,沿纤维方向的剪切强度愈大。交变载荷时,复合材料界面的松脱导致纤维与基体界面摩擦生热,加剧破坏过程。因此,要改善复合材料的疲劳性能,界面强度应稍强一些为好。

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