发布时间 : 星期六 文章材料表面与界面名词解释和简答题更新完毕开始阅读
可提高纤维的表面能，有利于基体树脂对纤维的浸润。④处理后纤维表面形成沟槽，表面粗糙度提高，有利于基体的机械锚合。
37、碳纤维经过氧化处理后，使其表面出现化学效应和物理效应。化学效应：产生各种含氧的活性官能团，如羧基(一C00H)、羟基(一OH)、羰基(C＝0)、、醚基(一O—)、酯基等。物理效应：改变碳纤维表面的表面积；结晶大小；表面形态和表面能。
38、表面涂层法：①有机物涂层：电聚合涂层、等离子体接技聚合涂层及化学接枝反应等；②无机物涂层：采用溶液-还原法形成碳涂层、化学气相沉积法形成碳、FeC或SiC涂层、或形成SiC晶须。
39、表面涂层的作用：a）涂层可保护纤维免受损伤，提高纤维的集束性，有利于发挥纤维的强度；b）涂层可改变纤维表面性能，提高纤维对基体树脂的浸润性；c）涂层中若有反应性官能团则有助于纤维表面与基体树脂的化学结合；d）涂层可保护表面处理后纤维表面活性的消失。
40、电聚合处理：以碳纤维为阳极或阴极，在电解质溶液中使乙烯基单体聚合在碳纤维表面上。电解液：10％丙烯酸加0.1M的硫酸溶液。
41、有机纤维不足之处：表面惰性，表面能低；复合材料界面结合差，层间剪切强度低。
42、辐照处理。优点：辐照与接枝过程同时进行，操作比较简便。缺点：体系在发生接枝聚合的同时也会发生单体的均聚反应，降低了接枝效率，而且生成的均聚物粘附在基材上，去除困难。 43、设计纤维增强型复合材料主要考虑的因素：①复合材料树脂基体的断裂伸长率应为纤维断裂伸长率的2—3倍为宜；②纤维和树脂复合过程界面的充分接触和浸润，以及复合材料的界面效应不仅与纤维表面状态特征有关，而且与树脂本身的特性密切相关；③树脂的结构和力学性能及热性能都将影响复合材料的界面的性能和破坏机理。
44、纤维增强复合材料的强度和刚性与纤维方向密切相关。纤维无规排列时，能获得基本各向同性的复合材料。均一方向的纤维使材料具有明显的各向异性。纤维采用正交编织，相互垂直的方向均具有好的性能。纤维采用三维编织，可获得各方向力学性能均优的材料。
45、纤维增强陶瓷复合材料：陶瓷材料耐热、耐磨、耐蚀、抗氧化，但韧性低、难加工。在陶瓷材料中加入纤维增强，能大幅度提高强度，改善韧性，并提高使用温度。陶瓷中增韧纤维受外力作用，因拔出而消耗能量，耗能越多材料韧性越好。
46、陶瓷基复合材料：由碳纤维、碳化硅纤维、晶须、金属丝与陶瓷基体组成的复合材料。耐高温、抗氧化、耐腐蚀、耐磨，但存在严重的脆性。纤维、晶须、金属丝与陶瓷基体的复合，在于改善陶瓷材料的韧性。用于发动机、高性能燃气轮机，提高热机效率。陶瓷刀具。 47、纤维增强陶瓷基复合材料增韧增强机制：陶瓷基复合材料的破坏过程大致可分为三个阶段:①应力水平较低,复合材料处于线弹性状态。②随着应力的提高,基体裂纹越来越大。③纤维脱粘、纤维断裂和纤维拔出等过程，基体开裂、基体裂纹逐渐向纤维与基体间界面扩展。
48、纤维增韧、增强树脂的原理：应力在基体中的传播、界面的形变、纤维脱粘、纤维断裂和纤维拔出等复杂过程吸收大量外在能量，从而达到增韧增强目的。 49、界面的粘结形式主要有两种：机械粘结；化学粘结。
50：界面的作用：对于陶瓷基复合材料来讲，界面粘结性能影响陶瓷基体和复合材料的断裂行为。对于陶瓷基复合材料的界面来说，一方面应强到足以传递轴向载荷，并具有高的横向强度；另一方面，陶瓷基复合材料的界面要弱到足以沿界面发生横向裂纹及裂纹偏转直到纤维的拔出。因此，陶瓷基复合材料界面要有一个最佳的界面强度。 51、平面断裂主要是由于纤维的弹性模量不是大大高于基体，因此在断裂过程中，强的界面结合不产生额外的能量消耗。若界面结合较弱，当基体中的裂纹扩展至纤维时，将导致界面脱粘，其后裂纹发生偏转、裂纹搭桥、纤维断裂以致最后纤维拔出。裂纹的偏转、搭桥、断裂以致最后纤维拔出等，这些过程都要吸收能量，从而提高复合材料的断裂韧性，避免了突然的脆性失效。
52、界面性能的改善：为获得最佳的界面结合强度，我们常常希望完全避免界面间的化学反应或尽量降低界面间的化学反应程度和围。在实际应用中，除选择纤维和基体在加工和使用期间能形成稳定的热力学界面外，最常用的方法就是在与基体复合之前，往增强材料表面上沉积一层薄的涂层。C和BN是最常用的涂层，此外还有SiC、ZrO2和SnO2涂层。
53、涂层的选择取决于纤维、基体、加工和服役要求。
54、陶瓷基复合材料的成型加工：①纤维增强陶瓷基复合材料的加工;②晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工。
55、纤维增强陶瓷基复合材料的性能取决于多种因素，如基体、纤维及二者之间的结合等。从基体方面看，与气孔的尺寸及数量，裂纹的大小以及一些其它缺陷有关；从纤维方面来看，则与纤维中的杂质、纤维的氧化程度、损伤及其他固有缺陷有关；从基体与纤维的结合情况上看，则与界面及结合效果、纤维在基体中的取向，以及载体与纤维的热膨胀系数差有关。
56、目前采用的纤维增强陶瓷基复合材料的成型主法主要有以下几种：①泥浆烧铸法：这种方法是在陶瓷泥浆中分散纤维。然后浇铸在石膏模型中。这种方法比较古老，不受制品形状的限制。但对提高产品性能的效果不显著，成本低，工艺简单，适合于短纤维增强陶瓷基复合材料的制作。②热压烧结法：将特长纤维切短(<3mm)，然后分散并与基体粉末混合，再用热压烧结的方法即可制得高性能的复合材料。这种方法中，纤维与基体之间的结合较好，是目前采用较多的方法。这种短纤维增强体在与基体粉末混合时取向是无序的，但在冷压成型及热压烧结的过程中，短纤维由于在基体压实与致密化过程中沿压力方向转动，所以导致了在最终制得的复合材料中，短纤维沿加压面而择优取向，这也就产生了材料性能上一定程度的各向异性。③浸渍法：这种方法适用于长纤维。首先把纤维编织成所需形状，然后用陶瓷泥浆浸渍，干燥后进行焙烧。浸渍法的优点是纤维取向可自由调节，如单向排布及多向排布等。浸渍法的缺点则是不能制造大尺寸的制品，而且所得制品的致密度较低。
57、Kevlar纤维的“皮-芯”结构：皮层是刚性大分子链伸直呈现为棒状，紧密排列，沿轴向成纤维状结构；芯部沿轴向较松散排列的串晶聚集体组成。
58、Kevlar纤维表面处理方法：芳纶纤维等离子处理；表面接枝；辐照处理。
1、金属基复合材料性能：在结构材料方面，强度高，重量轻，应用在航空航天领域。金属的熔点高，故高强度纤维增强后的金属基复合材料（MMC）可以使用在较高温的工作环境之下。
2、常用的基体金属材料有铝合金、钛合金和镁合金。
3、作为增强体的连续纤维主要有硼纤维、SiC和C纤维；Al2O3纤维通常以短纤维的形式用于MMC中。
4、金属基粒子复合材料又称金属陶瓷，是由钛、镍、钴、铬等金属与碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等组成的非均质材料。
5、碳化物金属陶瓷：称作硬质合金。硬质合金通常以Co、Ni作为粘结剂，WC、TiC等作为强化相。硬质合金主要有钨钴(YG)和钨钴钛(YT)两类。
6、硬质合金性能：硬度极高，且热硬性、耐磨性好，一般做成刀片，镶在刀体上使用。
7、金属基复合材料MMC：以金属或合金为基体的复合材料。增强物主要有高性能增强纤维、晶须、颗粒等为增强体。性能：高比强度、高比模量、尺寸稳定性、耐热性好、高导热导电性、低膨胀、高阻尼、耐磨性。用于高性能结构件、电子、仪器、汽车等工业。
8、金属基复合材料（MMC)界面类型：①增强体与基体不反应，不相溶；②不反应，相溶；③互相反应生成界面反应物。
9、MMC界面结合形式分五种：①机械结合：无化学作用的I类界面，作用力为粗糙表面的机械铆合和基体的收缩应力包紧纤维产生的摩擦结合。特点：界面粗糙度对结合力起决定作用，因此，表面刻蚀的增强体比光滑表面构成的复合材料强度大2-3倍。载荷平行于界面时承担的应力大，而垂直与界面时承担的应力非常小。②溶解和润湿结合—II类结合。特点：作用力短，只有几个原子距离；增强体存在氧化物膜，使增强体与基体不润湿，需要破坏氧化物层才能使增强体与基体润湿并产生一定的结合力；在增强体表面能很小时，采用表面镀层处理使两相之间的接触角小于90，产生润湿，形成一定的结合作用力。③反应结合——形成Ⅲ类界面。其特征是在界面上生成新的化合物层。④氧化结合：这是一种特殊的化学反应结合，因为它是增强体表面吸附的空气所带来的氧化作用。⑤混合结合。
10、金属基复合材料的主要特点在于它能比树脂基复合材料的使用温度高。 11、对金属基复合材料的界面要求：在高温条件，长时间保持稳定。
12、影响MMC界面稳定性两类因素：①物理不稳定因素：不稳定因素主要表现为增强体与基体在高温条件下发生溶解现象。界面上的溶解作用有时还会出现先溶解又析出的现象。②化学不稳定因素：化学不稳定因素主要是复合材料在加工工艺和使用过程中发生的界面化学作用所致，包括：连续界面反应；界面交换反应；暂稳态界面。 13、连续界面反应：增强体的原子通过界面层向基体扩散或者是基体原子通过界面层向增强体扩散的反应。
14、交换式界面反应的不稳定因素：主要发生在当基体为含有两个或两个以上元素的合金时:第一步: 增强体与合金中所有能与之起反应的元素形成一些化合物。因此该元素的化合物将富集于界面层中，同时化合物的元素与基体中的元素不断交换直到平衡。第二步造成在界面层附近的合金基体中缺少在化合物中富集的某元素起反应，从而使非界面化合物的其它元素在界面层附近富集起来，这是一个扩散入和排斥出界面层的过程。
15、暂稳态界面的变化是一种较少的不稳定因素，一般是由于增强剂表面局部存在氧化物所致。
16、按基体分类：铝基复合材料；镍基复合树树；钛基复合材料 17、铝基复合材料这是在金属基复合材料中应用得最广的一种。有易加工性、工
程可靠性及价格低廉等优点。
18、镍基复合树树这种复合材料是以镍及镍合金为基体制造的。由于镍的高温性能优良，因此这种复合材料主要是用于制造高温下工作的零部件。
19、钛基复合材料：钛比任何其它的结构材料具有更高的比强度。此外，钛在中温时比铝合金能更好地保持其强度。可用于飞机结构设计当中。钛基复合材料中最常用的增强体是硼纤维，这是由于钛与硼的热膨胀系数比较接近。
20、按增强体分类：颗粒增强复合材料；层状复合材料；纤维增强复合材料 21、颗粒增强复合材料：这里的颗粒增强复合材料是指弥散的硬质增强相的体积超过20％的复合材料，而不包括那种弥散质点体积比很低的弥散强化金属。此外，颗粒增强复合材料的颗粒直径和颗粒间距很大，一般大于1um。增强相是主要的承载相，而基体的作用则在于传递载荷和便于加工。虽然颗粒复合材料的强度通常取决于颗粒的直径、间距和体积比，但是基体性能也很重要。这种材料的性能还对界面性能及颗粒排列的几何形状十分敏感。
22、层状复合材料：这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基体材料中，含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。
23、纤维增强复合材料：金属基复合材料中的纤维根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须，它们均属于一维增强体。因此，由纤维增强的复合材料均表现出明显的各向异性特征。
24、金属基复合材料的界面表征：界面结合状态；微结构特征（界面的相组成和微结构、界面区的成分及其分布、近界面基体一侧的位错密度及其分布）；应力状态。
25、界面微区形貌＼结构和成分分析的手段：分析电镜（AEM)；x 射线能谱(EDS)；电子能量损失谱(EELS)。
26、界面区的位错分布：界面区近基体侧的位错分布是界面层表征的重点之一。界面良好的结合下，增强体与基体热膨胀系数的明显差异，将导致界面处产生位错，且多集中在近基体侧。①热循环开始340 k,在SiC晶须和析出相周围有较多的位错；②经过810 k退火后位错大部分消失；③冷却430 k位错重新大量产生。 27、结合状态：不良结合；结合适中；结合稍强；结合过强。
1、生物世界为了适应复杂的自然环境，表面形成了一套复杂的、多样的、完善的系统。①生物运动系统既可以使摩擦最小化，而在另一个极端又可以使摩擦最大化；②对外界信息具有高灵敏感知性能；③对能量的利用具有高效性。 2、生物表面与界面的相关容：①生物表面与光学特性（伪装（拟态）、警戒色、对光的调控）；②生物表面与粘附特性：（自清洁效应；超级润湿性能；摩擦减阻）；③微结构控制传感与传动；④生物软体材料(soft materials)的超级功能。
3、生物表面的粘附系统：生物表面与基质相互作用过程中，为了适应运动而形成的一套运动系统，其中包括由纤维素、多聚糖、蛋白质、脂肪酸、磷脂等组成的钩、锁或卡、夹、垫、吸盘等粘附结构，该结构表面具有微纳米有序的微结构组成，其通过负压吸入、机械互锁、毛细作用、分子粘附以及静电作用，使其与表面作用达到最大或者最小。
4、生物增加摩擦的系统：①植物表面复制机制（连接在表面的粘附装置、“吸管”）；②蜥蜴垫的移动粘附。