復合材料界面

第1章 界面和界面的形成1
1.1 界面和界相1
1.2 界面的形成機理1
1.2.1 物理結合2
1.2.2 化學結合5
1.3 界面的作用6
參考文獻8
第2章 復合材料界面的微觀結構9
2.1 概述9
2.2 界面斷裂面的形貌結構9
2.2.1 形貌結構的表征方法10
2.2.2 界面斷裂面的形貌結構13
2.3 界面的微觀結構15
2.3.1 表征方法15
2.3.2 陶瓷基復合材料21
2.3.3 金屬基復合材料26
2.3.4 聚合物基復合材料28
2.4 界面的成分分析29
2.4.1 特征X射線分析29
2.4.2 背散射電子分析31
2.4.3 俄歇電子分析32
2.5 界面微觀結構的AFM表征33
2.5.1 基本原理34
2.5.2 實驗技術和圖像解釋34
2.5.3 碳纖維增強復合材料的界面37
2.5.4 聚合物纖維增強復合材料的界面38
2.6 界面微觀結構的拉曼光譜表征40
2.6.1 界面碳晶粒的大小和有序度41
2.6.2 界面組成物的形成43
2.6.3 界面層組成物的分布43
參考文獻45
第3章 復合材料界面微觀力學的傳統(tǒng)實驗方法48
3.1 概述48
3.2 單纖維拉出（pullout）試驗49
3.2.1 試驗裝置和試樣制備49
3.2.2 數(shù)據(jù)分析和處理50
3.3 微滴包埋拉出（microdroplet，microbonding）試驗51
3.3.1 試驗裝置和試樣制備52
3.3.2 數(shù)據(jù)分析和處理53
3.3.3 適用范圍55
3.4 單纖維斷裂(fragmentation)試驗56
3.4.1 試樣制備和實驗裝置57
3.4.2 數(shù)據(jù)分析和處理58
3.4.3 適用范圍59
3.5 纖維壓出（pushout，pushin，microdebonding）試驗60
3.5.1 數(shù)據(jù)處理60
3.5.2 適用范圍63
3.6 彎曲試驗、剪切試驗和Broutman試驗63
3.6.1 橫向彎曲試驗63
3.6.2 層間剪切強度試驗64
3.6.3 Broutman試驗64
3.7 傳統(tǒng)實驗方法的缺陷64
參考文獻65
第4章 界面研究的拉曼和熒光光譜術68
4.1 概述68
4.2 拉曼光譜和熒光光譜68
4.2.1 拉曼效應和拉曼光譜68
4.2.2 拉曼峰特性與材料微觀結構的關系70
4.2.3 熒光的發(fā)射和熒光光譜73
4.3 纖維應變對拉曼峰頻移的影響74
4.3.1 壓力和溫度對拉曼峰參數(shù)的影響74
4.3.2 拉曼峰頻移與纖維應變的關系74
4.4 熒光峰波數(shù)與應力的關系75
4.4.1 熒光光譜的壓譜效應75
4.4.2 單晶氧化鋁的壓譜系數(shù)及其測定76
4.4.3 多晶氧化鋁纖維熒光峰波數(shù)與應變的關系78
4.4.4 玻璃纖維熒光峰波長與應變/應力的關系80
4.5 顯微拉曼光譜術82
4.5.1 拉曼光譜儀82
4.5.2 顯微系統(tǒng)84
4.5.3 試樣準備和安置85
4.6 拉曼力學傳感器86
4.6.1 碳納米管86
4.6.2 二乙炔聚氨酯共聚物87
4.7 彎曲試驗88
4.7.1 四支點彎曲88
4.7.2 三支點彎曲88
4.7.3 懸臂梁彎曲89
參考文獻89
第5章 碳纖維增強復合材料91
5.1 碳纖維表面的微觀結構91
5.2 碳纖維形變微觀力學94
5.3 碳纖維／聚合物復合材料的界面97
5.3.1 熱固性聚合物基復合材料97
5.3.2 熱塑性聚合物基復合材料103
5.4 碳／碳復合材料的界面105
5.5 碳纖維復合材料的應力集中108
5.5.1 應力集中和應力集中因子108
5.5.2 碳纖維／環(huán)氧樹脂復合材料的應力集中110
參考文獻113
第6章 碳納米管增強復合材料115
6.1 概述115
6.2 碳納米管的形變行為117
6.3 碳納米管/聚合物復合材料的界面結合和應力傳遞122
6.3.1 界面應力傳遞122
6.3.2 界面結合物理125
6.3.3 界面結合化學128
6.4 碳納米管/聚合物復合材料的界面能130
參考文獻131
第7章 玻璃纖維增強復合材料134
7.1 概述134
7.2 玻璃纖維增強復合材料的界面應力135
7.2.1 間接測量法135
7.2.2 直接測量法139
7.3 界面附近基體的應力場140
7.4 纖維斷裂引起的應力集中142
7.5 光學纖維內(nèi)芯／外殼界面的應力場144
參考文獻146
第8章 陶瓷纖維增強復合材料147
8.1 概述147
8.2 陶瓷纖維的表面處理147
8.2.1 涂層材料和涂覆技術147
8.2.2 碳化硅纖維的表面涂層148
8.2.3 氧化鋁纖維的表面涂層150
8.3 陶瓷纖維的形變微觀力學151
8.3.1 碳化硅纖維和單絲151
8.3.2 應變氧化鋁纖維的拉曼光譜行為155
8.3.3 應變氧化鋁纖維的熒光光譜行為157
8.4 碳化硅纖維增強復合材料的界面行為158
8.4.1 碳化硅纖維/玻璃復合材料158
8.4.2 壓縮負載下SiC/SiC復合材料的界面行為162
8.4.3 纖維搭橋164
8.5 氧化鋁纖維增強復合材料的界面行為167
8.5.1 氧化鋁纖維/玻璃復合材料167
8.5.2 氧化鋁纖維/金屬復合材料174
8.5.3 纖維的徑向應力175
8.5.4 纖維間的相互作用179
8.6 熱殘余應力181
8.6.1 理論預測181
8.6.2 實驗測定182
參考文獻184
第9章 高性能聚合物纖維增強復合材料187
9.1 高性能聚合物纖維的形變187
9.1.1 芳香族纖維和PBO纖維的分子形變187
9.1.2 超高分子量聚乙烯纖維的分子形變191
9.1.3 分子形變和晶體形變193
9.2 界面剪切應力194
9.2.1 概述194
9.2.2 芳香族纖維／環(huán)氧樹脂復合材料195
9.2.3 PBO纖維／環(huán)氧樹脂復合材料196
9.2.4 PE纖維／環(huán)氧樹脂復合材料200
9.3 纖維表面改性對界面行為的作用202
9.3.1 PPTA纖維表面的化學改性203
9.3.2 PE纖維的等離子體處理204
9.4 裂縫與纖維相互作用引起的界面行為205
參考文獻207