【环氧板】材料的强韧机制

在界面结合良好的情况下，环氧板材料的性能还与其模量匹配有关。环氧板许科，席合材料界面力学特性的同时,还需要了解纤维与基体校址匹配对环氧板材料

环氧板材料的强度和刚性主要由纤维来承担。除界面强度的因素外，基体能否有效传递载荷也是纤维能否有效承担载荷的关键。因此，能否充分发挥纤维的力学性能和提高环氧板材料的综合性能，取决于纤维与基体的模量匹配程度

由混合法则可知，环氧板材料的拉伸强度σ。若纤维比基体的断裂延伸率低，如聚合物基环氧板材料和陶瓷纤维增强的金属基环氧板材料，假设环氧板材料受力变形过程中界面不发生滑移。中车比基体院的期题西中，区，分别为基体物纤维的弹性模量。可见，对于纤维的断裂F提高环氧板材料的拉伸强度。

对于聚合物基环氧板材料,纤维的模量远高于基基体的模量，临界纤维长度较大。此外,在承载过程中，由于基体与纤维之间的模量和强度相差较大,界面石处应力集中效应强,界面容易脱黏,纤维拔出长度大。因此，对于聚合物基环氧板材料,提高强度白的主要途径是提高纤维和基体的界面结合强度。

对于金属基环氧板材料，纤维的模量与基体的模量比适中，临界纤维长度也适中。因此，在承载过程中界面应力集中效应弱,纤维拔出长度适中。因此,对于金属基环氧板材料，提高其强度可通过在不损伤纤维的情况下提高界面结合强度来实现。

对于陶瓷基环氧板材料,纤维的模量和基体的模量相当，临界纤维长度最短，界面应力集中也最弱。但由于陶瓷基体的断裂延伸率很低，基体会先于纤维断裂,其产生的裂纹也会直接穿过纤维,最终导致纤维拔出长度很短，甚至没有拔出，表现为非积聚性断裂。因此,对于陶瓷基环氧板材料，主要目标是提高其韧性，主要途径是通过界面控制使界面结合强度适中,以使环氧板材料达到强度和韧性匹配。

对于聚合物基和金属基环氧板材料，材料环氧板的目的主要是增强。对于连续纤维、短纤维或

晶须增强的聚合物基环氧板材料和金属基环氧板料,增强的机L理主要是界面应力传递,使增强体成为主要承力相，进而提高环氧板材料强度的。对于颗粒增强虽的聚合物或金属基环氧板材料，增强的机理主要是阻挡、终止裂纹扩展来提高环氧板材料强度

而对于陶瓷 环氧板材料,其环氧板的目的主要是增韧。其增韧机理与聚合物基及金属基环氧板材料有所不同，本节主要介绍陶瓷基环氧板材料的增韧机理。

增韧顺粒和陶瓷基体的热膨胀系数不四配而导致颗粒及周围基体内部产生的残余应力场是陶瓷得到增韧的主要根源。颗粒增韧陶瓷基环氧板材料的增韧机制主要包括微裂纹增韧、裂纹偏转和裂纹桥联增韧、纳米颗粒增强增韧及相变增韧。下面分别做简单介绍。

(1)微裂纹增韧。陶瓷基环氧板材料中的残余应力可诱发微裂纹，而增韧颗粒和陶瓷基体的热膨胀系数不匹配是产生残余应力的主要因素。由于陶瓷材料一般在高温下制备，当冷却至室温时，便会产生残余热应力。当颗粒的热膨胀系数ap大于基体的热膨胀系数Qm时，颗粒处于拉应力状态,而基体径向处于拉伸状态、切向处于压缩状态，如图9-16(a)所示，这种情况可能产生具有收敛性的环向微裂。此时，裂纹倾向于绕过颗粒在基体中发展，如图9-16(b)所示，增加了裂纹扩展路径,因而增加了裂纹扩展的阻力，提高了陶瓷的韧性。

若a,<am，则颗粒处于压应力状态，而基体径向受压应力，切向处于拉应力状态,这种情况则可能产生具有发散性的径向微裂。若颗粒在某裂纹 面内，则裂纹向朝粒扩展时将首先直接达到题粒与基体的界面。此时，如果外力不再增加，则裂纹就在此钉扎若外加应力进一步增大，裂纹维统扩展或穿过颗粒发生穿晶断裂，如图9- 16J所示，成条过鄂配道频粒与基体的界面扩展。裂效发生俱转，如图9- 16t0所示。但因偏转程度校小,界面断裂能低于基体断裂能，这种情况下增韧的幅度也较小。

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