弱界面粘结对复合材料有效性能的影响

采用非线性弹簧元模拟界面,用细观力学有限元法计算分析了不同界面特性下弱界面粘结的纤维增强金属基复合材料的宏细观性能。并考虑了3种不同的界面模型。结果表明弱界面粘结的存在使复合材料宏观性能下降。在常响应界面情况下,复合材料横向拉伸应力-应变曲线存在明显的转折点,对应于界面分离的起始点,转折点的位置取决于界面粘结强度。当存在渐进适应界面时,复合材料横向拉伸应力-应变曲线存在3个阶段。

弱界面结合陶瓷材料的研究现状及增韧机制

介绍了弱界面结合陶瓷材料的研究体系和现状 ,并对弱界面的增韧机制进行了分析 ,弱界面设计思想的完善将对新型材料设计提供一定的理论指导。

弱界面无机粒子填充PVC-U形变与韧化的微观机理

观测了硬脂酸包覆CaCO3 粒子填充PVC U受力形变过程的相结构演变。至屈服点 ,刚性粒子两极与基体脱开形成孔穴 ;进而通过分子链段的运动 ,基体与孔穴沿外力取向 ;最终因分子链断裂或滑脱 ,孔穴合并迅速扩大 ,并使基材破裂。缺口冲击断裂的机制与拉伸断裂相似 ,大量基体分子沿外力的取向与滑移使材料韧化。弱界面无机粒子的作用在于造成适当尺寸与间距的微孔穴 ,大量基体分子的取向在微穴的诱导下进行 ,由此而使基材韧化。

冷轧钢板中弱界面对拉伸行为的影响

Q2 35钢经冷轧—时效—再结晶处理后 ,钢中存在大量弱界面。应用TEM和SEM观察钢的微观组织结构及拉伸断口。结果表明 ,弱界面有阻碍位错运动、偏转主裂纹扩展方向的作用 ,可形成分层断口。这种断裂方式使断口表面积增加 ,显著提高了材料的力学性能。

可加工陶瓷的弱界面结构与性能优化研究进展

综合介绍了国内外云母玻璃陶瓷、多孔陶瓷、复相陶瓷和M_(n+1)AX_n化合物等可加工陶瓷的研究现状。重点分析了弱界面结构对可加工陶瓷在加工过程中裂纹的产生和扩展的影响,从而解释了其加工机理。探讨了弱界面结构在基体中的大小、分布与数量对可加工陶瓷性能的影响,提出了利用弱界面的显微结构设计进行性能优化的思路。展望了可加工陶瓷的重点研究方向,包括:加工机理的深入分析、表面硬化与强化技术的研究以及可加工性能的表征与评价等。

弱界面下短纤维增强复合材料性能的改善

探讨了羽界面下短纤维增强复合材料性能的改善．比较了哑铃状与平直短纤维两种复合材料模型．讨论了不同的基体与纤维强度比值下哑铃状材料模型的有效性．经有限元数值计算后得知：弱界面条件下，哑铃状材料模型可较大地提高复合材料的性能；基体与纤维强度比值越小，材料性能的改善越大。

冷轧压下量及时效温度对内生复合钢板弱界面结合强度的影响

通过力学性能测试、扫描电镜及透射电镜观察，研究了冷轧压下量及时效温度对内生复合钢板弱界面结合强度的影响。结果表明：随着冷轧压下量的增加，弱界面的结合强度明显降低；而随着时效温度的上升，弱界面的结合强度呈现上升的趋势。

弱界面无机刚性粒子改性UPVC力学性能的研究

考察了硬脂酸包覆沉淀CaCO3的粒径、用量及塑炼温度对UPVC力学性能的影响。研究结果表明:减少CaCO3用量或CaCO3的粒径均有利于获得较高的屈服强度;增加CaCO3的用量或减少所用CaCO3的粒径均有利于UPVC弹性模量提高;适当增加亚微米或纳米CaCO3的用量可提高PVC的缺口冲击强度,亚微米CaCO3的最佳用量为15份,纳米CaCO3的最佳用量为40份。为了获得力学性能优化的UPVC,填充亚微米CaCO3的UPVC宜于较高温度加工,填充纳米CaCO3的UPVC宜于较低温度加工。在纳米CaCO3填充的UPVC中,仅用少量CPE即可得到超韧的UPVC材料。

冷轧15CrMnMoV钢中弱界面对性能的影响

15Cr Mn Mo V钢冷轧—时效后 ,钢中存在大量弱界面 ,力学性能有明显提高。应用 TEM原位拉伸方法 ,对 1 5Cr Mn Mo V钢中弱界面的开裂进行了原位观察及扫描电镜断口分析。结果表明 :弱界面有阻碍位错运动、偏转主裂纹扩展方向的作用 ,可形成分层断口。这种断裂方式使断口表面积增加 ,提高了材料的强韧性。

含弱界面的复合材料层合板对水平剪切波的散射

对含有弱界面的复合材料层合板,采用弱连接界面的剪切弹簧模型,借助波函数法研究了水平剪切波入射时层合板对波的散射,得到了解析结果.数值计算结果表明,弱界面处在不同位置时,对以一定角度入射到复合材料层合板的水平剪切波,其反射和透射系数有明显变化;当层合板中弱界面的力学性能参数强弱不同时,以入射角为变量所得到的透射系数和反射系数曲线呈现出明显差异.证明了根据含弱界面复合材料层合板所得到的水平剪切波的散射规律,不仅能够确定反映弱界面力学性质的参数R的大小,而且还能够判明弱界面所在的位置,这将为复合材料层合板中弱界面的超声无损检测提供依据.

弱界面ZnO-SiO_2-Si压电层合结构中的Love波

建立了考虑弱连接界面特性的传递矩阵,基于状态空间法分析了弱界面压电层合结构中Love波的传播特性,揭示了ZnO-SiO2-Si层间的弱界面位置和特性对Love波相速度的影响,研究发现频率较高的第零阶Love波对靠近表面的弱界面更敏感,当频率趋于零和无穷时,弱界面的特性和位置对Love波第零阶的相速度没有影响。第一阶Love波的相速度在截断频率附近受弱界面影响相对显著,当频率趋于无穷时,弱界面的特性和位置对Love波第一阶的相速度影响越来越小。

弱界面结合对复合陶瓷刀具材料力学性能的影响

介绍了弱界面结合材料的研究体系和力学性能的研究现状,重点分析了弱界面结合对陶瓷材料抗弯强度的影响及弱界面结合陶瓷材料的增韧机制。结果表明:通过合理的设计,弱界面结合不但不会降低陶瓷材料的抗弯强度,反而可以在一定程度上使材料的抗弯强度有所提高。

一种弱界面结合涂层面内抗拉强度测试方法

基于界面自由和均匀应变理论模型,推导出形式较为简单的弱界面结合涂层—基体系统应力和应变计算公式;通过实验进一步验证上述计算公式,公式可用于测试弱界面结合的涂层和基体系统的面内抗拉强度。结果证实:测试方法简单有效,实验测得60μm～250μm厚6%Y2O3-ZrO2涂层的面内抗拉强度值分布在323.5 MPa～376.2 MPa之间,且随着涂层厚度增加,涂层面内抗拉强度值小幅下降。

可加工陶瓷的弱界面结构特征及其研究进展

评述了具有弱界面结构的可加工陶瓷的研究进展。弱界面通过层状结构相或两相问的弱结合引入材料中，在材料加工过程赋予材料一定的“塑性”，或使裂纹产生偏转、分支和桥联，改变陶瓷的断裂行为和加工去除形式。分析了陶瓷可加工性与弱界面结构设计的关系，指出了显微结构优化设计与制备高性能可加工陶瓷的途径。

含弱界面结构断裂分析中辛方法

基于哈密顿体系,提出了一种分析含弱界面弹性材料断裂问题的辛方法.通过引入对偶变量,建立基本问题的哈密顿体系.在该体系下,问题的解可被辛本征解的级数形式所表示.利用辛本征解之间的辛共轭正交关系,以及裂纹面条件、弱界面条件和结构外边界条件,可确定辛本征解级数的待定系数,从而得到问题的解.这样,可以获得Ⅰ型和Ⅱ型广义应力强度因子解析表达式.数值结果揭示了各种边界条件对应力强度因子的影响,同时也表明该方法对复杂的混合边界条件问题更有效.

求解含有弱界面的沥青混合料的弹性模量

采用弹簧型界面,根据广义自洽理论和代表体元理论建立细观力学模型,以弹性理论为基础推导出沥青混合料的弹性模量解析式。算例和模量影响因素分析表明:沥青混合料弹性模量的预测值在学者研究得到的参考值附近波动;沥青混合料弹性模量受骨料特性、骨料含量和沥青胶浆特性的影响,随着骨料模量的增加而增加,骨料体分比在0.3~0.4范围内弹性模量达到最大值。沥青胶浆弹性模量较小时,沥青混合料的弹性模量随骨料体分比呈线性增长,沥青胶浆弹性模量较大时,较少的骨料就能使沥青混合料模量达到最大值,骨料过多反而会降低沥青混合料的力学性能。

弱界面结合强度对内生复合钢板K_(ⅠC)、K_(ⅠSCC)的影响

研究了内生复合钢板的弱界面结合强度对其断裂韧度 K C和应力腐蚀断裂门槛值 K SCC的影响 ,结果表明 :内生复合钢板的 K C和 K SCC随弱界面结合强度的增大先增后减 ,出现一个峰值 ,当内生复合钢板的弱界面结合强度 σwb为 1 2 60 MPa时 ,内生复合钢板的韧化效果最佳 :K C=1 1 0 .7MPa m1/2 ;K SCC=98.6MPa m1/2。

弱界面复合材料中的基体裂纹

利用二维弹性力学模型研究了纤维增强复合材料中基体裂纹与弱界面的相互作用机理．文中首先导出各向异性弹性多层介质中刃型位错的基本解，然后运用这些基本解建立了弱界面复合材料中典型的Ｈ型缺陷的奇异积分方程组，通过求解这些方程得到外载荷的大小、弱界面的结合强度、界面的残余压力和摩擦系数。

Ⅰ型裂缝经弱界面钝化扩展实验研究

天然裂缝或层理等弱界面的剪切破坏是体积压裂裂缝网络形成的关键因素。利用数字散斑相关技术,通过三点弯曲构建了Ⅰ型裂缝经过弱界面时的扩展特性实验,获得了试件表面位移场和应变场的变化规律。实验结果表明:Ⅰ型裂缝扩展至弱界面层后,裂缝发生短暂停滞扩展,裂缝尖端张开位移迅速增加,Ⅰ型裂缝尖端钝化,弱界面剪切应变迅速增加,裂缝由Ⅰ型裂缝转变为Ⅰ--Ⅱ复合型裂缝并转向扩展。

内生复合钢板中弱界面的测定

采和TEM、SEM及X-ray研究了内生复合钢板的显微结构并对其弱界面进行了表征。结果发现:内生复合钢板的显微结构是由低碳马氏体板条沿轧面和轧向近于平行排列构成的,其复合结构为(100)织构取向带嵌于(111)织构基体中形成的层状结构,弱界面为(100)/(100)板条晶间界面。