复合材料界面PDF电子书下载

第1章　界面和界面的形成 1

1.1　界面和界相 1

1.2　界面的形成机理 1

1.2.1　物理结合 2

1.2.2　化学结合 5

1.3　界面的作用 6

参考文献 8

第2章　复合材料界面的微观结构 9

2.1 概述 9

2.2　界面断裂面的形貌结构 9

2.2.1　形貌结构的表征方法 10

2.2.2　界面断裂面的形貌结构 13

2.3　界面的微观结构 15

2.3.1　表征方法 15

2.3.2　陶瓷基复合材料 21

2.3.3　金属基复合材料 26

2.3.4　聚合物基复合材料 28

2.4　界面的成分分析 29

2.4.1　特征X射线分析 29

2.4.2　背散射电子分析 31

2.4.3　俄歇电子分析 32

2.5　界面微观结构的AFM表征 33

2.5.1　基本原理 34

2.5.2　实验技术和图像解释 34

2.5.3　碳纤维增强复合材料的界面 37

2.5.4　聚合物纤维增强复合材料的界面 38

2.6　界面微观结构的拉曼光谱表征 40

2.6.1 界面碳晶粒的大小和有序度 41

2.6.2　界面组成物的形成 43

2.6.3　界面层组成物的分布 43

参考文献 45

第3章 复合材料界面微观力学的传统实验方法 48

3.1　概述 48

3.2 单纤维拉出（pull-out）试验 49

3.2.1　试验装置和试样制备 49

3.2.2　数据分析和处理 50

3.3　微滴包埋拉出（microdroplet,microbonding）试验 51

3.3.1　试验装置和试样制备 52

3.3.2　数据分析和处理 53

3.3.3　适用范围 55

3.4　单纤维断裂（fragmentation）试验 56

3.4.1 试样制备和实验装置 57

3.4.2　数据分析和处理 58

3.4.3　适用范围 59

3.5　纤维压出（push-out,push-in,microdebonding）试验 60

3.5.1　数据处理 60

3.5.2　适用范围 63

3.6　弯曲试验、剪切试验和Broutman试验 63

3.6.1　横向弯曲试验 63

3.6.2　层间剪切强度试验 64

3.6.3　Broutman试验 64

3.7　传统实验方法的缺陷 64

参考文献 65

第4章　界面研究的拉曼和荧光光谱术 68

4.1　概述 68

4.2　拉曼光谱和荧光光谱 68

4.2.1　拉曼效应和拉曼光谱 68

4.2.2　拉曼峰特性与材料微观结构的关系 70

4.2.3　荧光的发射和荧光光谱 73

4.3　纤维应变对拉曼峰频移的影响 74

4.3.1　压力和温度对拉曼峰参数的影响 74

4.3.2　拉曼峰频移与纤维应变的关系 74

4.4　荧光峰波数与应力的关系 75

4.4.1　荧光光谱的压谱效应 75

4.4.2　单晶氧化铝的压谱系数及其测定 76

4.4.3 多晶氧化铝纤维荧光峰波数与应变的关系 78

4.4.4 玻璃纤维荧光峰波长与应变／应力的关系 80

4.5　显微拉曼光谱术 82

4.5.1　拉曼光谱仪 82

4.5.2　显微系统 84

4.5.3　试样准备和安置 85

4.6　拉曼力学传感器 86

4.6.1　碳纳米管 86

4.6.2　二乙炔聚氨酯共聚物 87

4.7　弯曲试验 88

4.7.1　四支点弯曲 88

4.7.2　三支点弯曲 88

4.7.3　悬臂梁弯曲 89

参考文献 89

第5章　碳纤维增强复合材料 91

5.1　碳纤维表面的微观结构 91

5.2 碳纤维形变微观力学 94

5.3 碳纤维／聚合物复合材料的界面 97

5.3.1 热固性聚合物基复合材料 97

5.3.2　热塑性聚合物基复合材料 103

5.4　碳／碳复合材料的界面 105

5.5　碳纤维复合材料的应力集中 108

5.5.1 应力集中和应力集中因子 108

5.5.2 碳纤维／环氧树脂复合材料的应力集中 110

参考文献 113

第6章 碳纳米管增强复合材料 115

6.1　概述 115

6.2　碳纳米管的形变行为 117

6.3　碳纳米管／聚合物复合材料的界面结合和应力传递 122

6.3.1　界面应力传递 122

6.3.2　界面结合物理 125

6.3.3 界面结合化学 128

6.4　碳纳米管／聚合物复合材料的界面能 130

参考文献 131

第7章　玻璃纤维增强复合材料 134

7.1　概述 134

7.2　玻璃纤维增强复合材料的界面应力 135

7.2.1　间接测量法 135

7.2.2　直接测量法 139

7.3　界面附近基体的应力场 140

7.4　纤维断裂引起的应力集中 142

7.5　光学纤维内芯／外壳界面的应力场 144

参考文献 146

第8章　陶瓷纤维增强复合材料 147

8.1　概述 147

8.2　陶瓷纤维的表面处理 147

8.2.1　涂层材料和涂覆技术 147

8.2.2 碳化硅纤维的表面涂层 148

8.2.3　氧化铝纤维的表面涂层 150

8.3　陶瓷纤维的形变微观力学 151

8.3.1　碳化硅纤维和单丝 151

8.3.2　应变氧化铝纤维的拉曼光谱行为 155

8.3.3 应变氧化铝纤维的荧光光谱行为 157

8.4　碳化硅纤维增强复合材料的界面行为 158

8.1.1　碳化硅纤维／玻璃复合材料 158

8.4.2　压缩负载下SiC/SiC复合材料的界面行为 162

8.4.3　纤维搭桥 164

8.6　氧化铝纤维增强复合材料的界面行为 167

8.5.1　氧化铝纤维／玻璃复合材料 167

8.5.2　氧化铝纤维／金属复合材料 174

8.5.3　纤维的径向应力 175

8.5.4　纤维间的相互作用 179

8.6　热残余应力 181

8.6.1　理论预测 181

8.6.2　实验测定 182

参考文献 184

第9章　高性能聚合物纤维增强复合材料 187

9.1 高性能聚合物纤维的形变 187

9.1.1 芳香族纤维和PBO纤维的分子形变 187

9.1.2　超高分子量聚乙烯纤维的分子形变 191

9.1.3　分子形变和晶体形变 193

9.2　界面剪切应力 194

9.2.1　概述 194

9.2.2　芳香族纤维／环氧树脂复合材料 195

9.2.3　PBO纤维／环氧树脂复合材料 196

9.2.4　PE纤维／环氧树脂复合材料 200

9.3　纤维表面改性对界面行为的作用 202

9.3.1　PPTA纤维表面的化学改性 203

9.3.2　PE纤维的等离子体处理 204

9.4 裂缝与纤维相互作用引起的界面行为 205

参考文献 207