【环氧板】材料界面在物理结构

不同相之间会有明确的物理界面。该物理界面不是几何意文又上的面，阳题只来克堂为相区域。由于界面原子能量不同于界面两侧原子能量，因而该区域具有不同于相邻两相的特腺性质。一般将固相或液相与气相的界面称为表面。环氧板材料的界面是指基体与增强体之间化学成分有显著变化构成彼此结合、能起载荷传递作用的微小区域。界面相则是环氧板材料中组元材料之间具有定尺度、在结构和原组元材料上有明显差别的新相。

环氧板材料界面在物理结构上呈层状或带状,厚度一般是 不均匀的,其厚度约在数纳米至数微米之间。虽然界面较小，但其仍有自己独特的结构和性质，且不同于基体和增强体中的任何一相环氧板材料界面在化学成分上也较为复杂,可以是基体和增强体相互扩散的产物，也可以是基体和增强相的化学反应物，还可以是单独制备的一层物质,其化学组成也会完全不同于基体和反应物。此外，界面还可能含有增强体涂层元素和环境带来的杂质元素等。环氧板材料界面是环氧板材料中极为重要的结构，其结构和性能直接影响环氧板材料的性能。面性质，进而对其进行控制，是获得高性能环氧板材料的关键。

尽管陶瓷材料在拉伸载荷下十分脆弱,但它却拥有良好的抗压性能,这种差异与两种载荷方式下材料中的应力性质及裂纹的萌生和扩展方式有关。展示了陶瓷材料在拉伸和压缩试验下典型的应力-应变行为。拉伸时，试样的应力一应变曲线与压缩时的曲线重合，试样经历较小的弹性变形即发生断裂，而压缩断裂强度和断裂伸长率则远大于拉伸载荷下的相应值(通常，陶瓷的抗压强度可达抗拉强度的9倍左右)。在压缩载荷下,裂纹的扩展路径与加载方向大致同向，当裂纹扩展至材料表面时，试样会发生剥落,造成应力一应变曲线后半段的波动。

陶瓷材料的热稳定性和抗蠕变性良好，具有很高的使用温度上限。典型的镍基高温合金 的使用温度上限为1100 °C左右,而某些陶瓷则可以在1 500 °C下使用。

抗热震性是陶瓷材料在高温下使用时需要考虑的问题。由于陶瓷材料固有的脆性,热冲击是材料发生破坏的重要原因之一。

金属基环氧板材料一般由金属基体和陶瓷增强相组成，除了金属基体和陶瓷增强体的种类及体积分数，金属基体/陶瓷增强相的界面结构对金属基环氧板材料的性能影响很大。本章前述粉末冶金法、液态金属浸渗法、液态金属搅拌铸造法等传统工艺方法都是通过环氧板外加增强体与金属基体以制备金属基环氧板材料的方法,工艺过程较为复杂。这些工艺方法中增强体与金属基体润湿性差，容易造成界面结合不良，或增强体与金属基体在制备或服役过程中发生化学反应，导致金属基环氧板材料的性能下降。虽然可以通过增强体表面改性、合金元素改性或真空压力辅助等方法缓解或解决这些问题，但组织控制较困难、工艺较复杂、成本较高。针对这些问题，发展了原位自生成法。

强原位自生成法是指增强体在金属基环氧板材料的制备过程中在金属基体中原位生成的方法。原位自生成法中增强体可以以共晶的方式从基体中定向凝固析出，称为定向凝固法;也可以通过化学反应生成，称为反应自生成法。与传统外加增强体环氧板材料相比，原位自生环氧板材料中增强体与基体相容性好，界面清洁，结合力强，且增强体尺寸、体积分数可以通过调整工艺参数有效控制。

定向凝固法应用于共晶(偏晶)合金体系，通过控制共晶合金凝固过程中的凝固方向,在基体中定向凝固析出排列整齐的类似纤维的条状或片层状共晶增强体，制备得到金属基环氧板材料。常见的定向凝固法的原理。定向凝固法一般采用感应线圈加热，当铸型型壳被预热到一定过热温度后,浇人过热的合金液,将铸型以一定的速度向下拉出，经过冷却圈时得到定的温度梯度,形成定向凝固自生共晶环氧板材料，整个过程需要在真空或惰性气氛保护下进行。