复合材料界面

复合材料界面
出版时间：2010年版
内容简介
　　界面是决定复合材料性能的关键因素，是复合材料研究领域的焦点问题。《复合材料界面》首先对复合材料界面微观结构及其表征、界面微观力学（包括界面的应力传递和与界面行为相关的复合材料破坏行为）、界面结构与界面行为之间的关系以及它们对材料宏观性能的影响等进行了介绍，随后，对碳纤维、碳纳米管、玻璃纤维、陶瓷纤维、高性能纤维增强复合材料的界面行为分章进行了详细阐述。《复合材料界面》可供从事复合材料研究或生产的科技工作者，高等院校及研究院所相关专业的师生参考，也可作为高等院校相关专业的教学参考书。
目录
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
8.4.1 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
8.5 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