【环氧板】的稳定性

在外生复合材料的制备和使用过程中，增强体与基体间总存在定的相互作用， 因此，复合材料要达到理想的热力学平衡状态非常困难必须控制基体与增强体间相互作用的数量和速率。一般情况下，基体与增强体会发生不同程度的相互作用，由于环氧板是化学成分和结构突变的区域，必然会发生原子扩散。在基体与增强体间满足反应所需的热力学和动力学条件时，会在环氧板处发生化学反应形成化合物，也可能未满足反应条件，无反应物生成。(1)环氧板处无反应物，只形成固溶体。环氧板上形成的固溶体并不导致复合材料的力学性能的降低，主要是增强体材料因扩散消耗导致强度降低。

环氧板处有反应物，当反应物形成反应层，反应层厚度将显著影响复合材料的性能。以纤维增强体为例，纤维横截面为圆形，故环氧板反应层为空心圆筒状。适度的反应有利于材料强度的提高，即随着反应层厚度的增加，强度提高，在反应层厚度达到一定值时，强度开始下降，此时的反应层厚度定义为第一临界厚度;当反应层厚度进一步增加时，脆性化合物层破坏，强度大幅降低，直到某一厚度时，其强度又趋稳定不再降低，该反应层厚度对复合材料强度的影响关系。如在利用CVD技术制备碳纤维硅复合材料时，反应层为SiC,第一临界厚度为0.05um,此时的抗拉强度为1800MPa;第二临界厚度为0.58μm,抗拉强度降为600MPao而在碳纤维1铝复合材料中，反应层为ALC3,第一临界厚度为0.1μm时，抗拉强度为1150MPa;第二临界厚度为0.76um,抗拉强度降为200MPa.
一般而言，基体与增强体之间的相互作用不足和过量对材料的性能都不利，反应不足，复合材料的强度低，过量引起环氧板脆化，降低复合材料的强度。因此，需根据实际情况，有时需促进反应，增强环氧板结合，有时又需抑制环氧板反应。如氮化硅陶瓷具有强度和硬度高，耐腐蚀、抗氧化、抗热震性强等优点，但其断裂韧性和烧结性较差，为此，在氮化硅中添加纤维或晶须，可有效提高其断裂韧性;加入助烧剂6%Y20与2%Al2O3等，可改善其烧结性能。在碳纤维增强氮化硅基复合材料的制备过程中，复合工艺对环氧板结构的影响较大。当采用无压烧结时，碳与硅反应十分严重，电镜观察发现纤维表面粗糙，纤维四周存在许多空院，
显然这将重削弱增韧效果: 若采用热等静压工艺时，由于压力较高，温度相对较低，使得环氧板处的反应受到抑制，环氧板无反应发生，也无裂纹和空隙，是比较理想的物理结合。

注意:在内生增强陶瓷复合材料中，增强体与基体的环氧板始终干净、无反应物产生，这与内生金属基复合材料一样。这是因为增强体是在基体中通过化学反应产生的，热力学稳定，环氧板处不会再有反应发生。

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