复合材料的界面理论与界面处理--培训课件.ppt

CVD与CVI法的比较 析出场所 反应温度 反应气体压力 反应速度 基体状况 设备装置 CVD 基体表面 高 高，载体浓度高 快 平面为主 较简单 CVI 内侧或表面 低 低，载体浓度低 慢 可纤维，颗粒 较复杂 7、金属或陶瓷纤维的表面处理 增强材料的表面处理 利用熔融金属与陶瓷(金属)的反应 该方法也称为反应溶浸法（Reaction infiltration），可以认为是金属基复合材料中熔融金属反应溶浸法向更高熔点材料的扩展。 如果不发生反应，就能够比较容易地控制含浸的量。但在反应溶浸法中，由于发生了反应，从而使含浸率发生变化。且含浸速度也随含浸过程中的微观反应发生很大的变化。 以碳纤维与熔融Si反应，得到SiC纤维为例 C + Si = SiC 将碳纤维的预成形体放入熔融Si中进行含浸，在反应过程中有SiC的随机长大而粗化的现象 。该方法的一个缺点是有未反应的Si残留在基体内。 除Si-C体系外，可将该方法用于Si-Mo等生成金属间化合物。 7、金属或陶瓷纤维的表面处理 增强材料的表面处理 利用陶瓷-金属（陶瓷）间的反应（自蔓延法[SHS法])(Self-propagation High-temperature Synthesis） 利用陶瓷/陶瓷或陶瓷/金属间的反应是合成复合材料中使用最多的方法。由于这类反应是利用自身所生成的热量使反应进行到底，所以也称为SHS法。 在20世纪70年代，已有报道说用该方法合成了200种以上成分的复合材料。 7、金属或陶瓷纤维的表面处理 增强材料的表面处理 SHS法制备复合材料的代表性例子 原材料与反应 生成物 温度（K） Ti + 2B Zr + 2B Ti + C Al + 1/2N2 SiO2 + 2Mg + C 3TiO2 + 4Al + 3C 3TiO2 + 4Al + 6B TiB2 ZrB2 TiC AlN SiC + 2MgO 3TiC + 2Al2O3 3TiB2 + 2Al2O3 3190 3310 3200 2900 2570 2320 2900 7、金属或陶瓷纤维的表面处理 增强材料的表面处理 随着科科技术的进步与发展，人们对复合材料的研究也必将更加深入，对复合材料的认识必将更加深广。复合材料的界面理论和界面改性技术也将会逐渐完善。 last 复合材料的界面 增强材料的表面处理 6、增强体表面改性技术 6.４ 光化学改性 例：以二苯甲酮（BP）为光敏剂、顺丁烯二酸酐（MAH）为接枝单体，PP颗粒表面在紫外光辐照下发生接枝共聚反应，接枝率可达1.0%左右。 复合材料的界面 增强材料的表面处理 6、增强体表面改性技术 6.４ 光化学改性 GMT/PP复合材料力学性能的提高，说明接枝到PP大分子链上的MAH基团与GF表面的硅羟基发生了界面化学反应，实现了GF和PP基体间的化学键合，使界面粘结强度增大，改善了物理结合的界面状态，应力传递和纤维承载效率提高，赋予材料较高的强度和刚度，宏观上表现为GMT/PP复合材料弯曲强度和模量提高。 复合材料的界面 增强材料的表面处理 6、增强体表面改性技术 6.５ 超声波表面改性 　　超声波作用于浸胶后的纤维，在树脂中产生“空化效果”。即树脂受到超声波的交变声场作用，在声波的负压相内树脂受到拉应力作用，其中微小的气泡随着该拉应力增长而增大，在相继而来的声波正压相内，这些空穴或气泡将被压缩，超过一定强度的超声波使它们以极高的速度崩溃，产生空化效应。 　　同时，超声波的负压力相可以产生强大的抽吸作用，除去纤维表面的杂质和氧化物，使其表面能提高，从而改善纤维与树脂间的粘结性能。 复合材料的界面 增强材料的表面处理 6、增强体表面改性技术 6.５ 超声波表面改性 例如：在浸渍纤维带过程中，对胶液和预浸带进行超声处理，复合材料的拉伸模量和强度增长4-15%，ILSS增长4-7%。也有研究表明，超声处理能提高芳酰胺类(APMOC)纤维/环氧EPOXY复合材料的力学性能，ILSS和拉伸强度分别比为处理试样提高11.2%和7%。　　 随着超声波振幅的增加，超声波的作用能增强，空化效应的除气作用和抽气作用增强。使复合材料的层间剪切强度和拉伸强度增加。但是，当超声波的振幅过高，超声波能量增大到足于产生气蚀作用时，反而会由于超声波对树脂的微扰引入更多的气泡，影响界面状况。 氧化法：目的是增加表面粗糙度和极性基含量 复合材料的界面 增强材料的表面处理 6、增强体表面改性技术 6.6 　氧化法表面改性 氧化法表面改性 液相氧化法 气相氧化法 介质直接氧化 阳极氧化 空气、氧气、臭氧、二氧化碳 1、介质直接氧化：使用氧化剂如浓硝酸、次氯酸钠、磷酸、K