复合材料的结构 复合材料由两种以上组分以及它们之间的界面构成。组分材料主要指增强体和基体,它们也被称为复合材料的增强相和基体相。增强相与基体相之间的界面区域因为其特殊的结构与组成也被视作复合材料中的“相”,即界面相。增强相和基体相是根据它们组分的物理、化学性质和在最终复合材料中的形态来区分的。其中一个组分是细丝(连续的或短切的)、薄片或颗粒状,具有较高的强度、模量、硬度和脆性,在复合材料承受外加载荷时是主要承载相,称为增强相或增强体。它们在复合材料中呈分散形式,被基体相隔离包围,因此也称作分散相;另一个组分是包围增强相并相对较软和韧的贯连材料,称为基体相。 在制造前,基体材料的形状可以是薄片、粉末、块体或无定形的流体,它的状态可以是固态、气态、熔融态或半固一半液态。但是在与增强相固结后,基体相在复合材料中就成为包裹增强相的连续体。因此,基体相也叫做连续相。基体相具有支撑和保护增强相的作用,在复合材料承受外加载荷时,基体相主要以剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用。 在复合材料中,增强相和基体相之间存在着明显的结合面。位于增强相和基体相之间并使这两相彼此相连的、化学成分和力学性质与相邻两相有明显区别、能够在相邻两相间起传递载荷作用的区域,称为复合材料的界面。通常复合材料中界面层的厚度在亚微米以下,但界面层的总面积在复合材料中相当可观,且复合材料的界面特征对复合材料的性能、破坏行为及应用效能有很大影响。 |
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