《b增强陶瓷基复合材料的强化、韧化机制》.pdf

北京石油化工学院学报 第 卷 第 期 %% # ). ? %% @) ? # ()*+,-. )/ 01232,4 5,6727*71 )/ 年 月 !# ’ A1B ?!# 817+)$9:1;29-. 19:,).)4= !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 纤维增强陶瓷基复合材料的强化、韧化机制 仵亚红 （北京石油化工学院机械工程系，北京 %!C% ） 摘 要 在陶瓷材料中加入纤维，来改善陶瓷材料的脆性，增强陶瓷材料的韧性和强度。通过对 陶瓷基复合材料应力、临界纤维长度的讨论可知，复合材料的强度应考虑纤维取向和纤维长度。阐述了几种 纤维增韧的机理，用断裂功来评价断裂韧性已得到广泛应用。 关 键 词 复合材料；断裂强度；韧性；断裂功 中图法分类号 0##! 先进陶瓷（ ）是“采用高度 制约，纤维对复合材料的性能起着重要作用，纤 DEF-,91E G1+-;296 精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照 维的热稳定性、高强度、高模量、低密度都是影 便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设 响复合材料性能的重要因素。 ［，］ % ! 计，并具有优异特性的陶瓷” 。先进陶瓷作 基体（ ）在复合材料中不仅承受载荷， I-7+2J 为新型工程材料，具有优良的力学和理化性能， 而且是将载荷传递到纤维的媒体。基体本身应 如高比强度、高比模量、优良的抗破损能力和破 具有高的强韧性、与纤维的相容性、高温稳定性 ［］ 损安全性、优良的抗疲劳和耐热性# 。 以及制造复合材料的良好工艺性。基体不仅对 虽然陶瓷材料表现出高的高温强度和高温 复合材料的强度做出贡献，而且可以通过对基 稳定性，在许多方面具有金属材料不可比拟的 体成分的调整，来控制纤维和基体的界面反应， 优点，但是由于其键合的特点，缺乏像金属材料 从而决定复合材料的断裂韧性与强度。复合材 那样的塑性和变形能力。在陶瓷材料的断裂过 料中纤维与基体的界面（ ）设计合理与 5,71+/-91 程中，除了用增加新表面来增加表面能外，几乎 否与复合材料的整体性能的优劣有十分密切的 ［］ 没有其他可以吸收外来能量的机制，这就导致 关系K 。在界面优化设计中首先应考虑的是复 ［］ 了陶瓷材料的脆性本质，使陶瓷材料在高温、高 合材料应具有粘接适度的界面C 。 应力，特别是动态条件下的应用受到了限制。 ! 复合材料的断裂强度 解决这一问题的