碳纤维增强陶瓷基复合材料界面的研究进展

       界面相作为复合材料基本组元之一，其结构组成与性能对材料的性能有着极其重要的影响。综述了碳纤维增强陶瓷基复合材料界面相的功能要求、界面结合类型。阐述了界面相厚度对复合材料性能的影响，适当的界面厚度有利于复合材料获得最佳性能。重点介绍了目前碳纤维表面涂层工艺的研究现状，并分析了各种制备工艺的优缺点。最后指出了今后碳纤维增强陶瓷基复合材料界面的研究方向。

       由脆性纤维和基体组成的陶瓷基复合材料之所以能表现出非脆性断裂行为，是因为纤维与基体之间的界面起着决定性作用。复合材料中增强体与基体接触构成的界面是一层具有一定厚度（纳米以上）、结构随基体和增强体而异、与基体和增强体有明显差别的新相——界面相。它是纤维与基体相连接的纽带，也是应力及其他信息传递的桥梁。

       界面相对碳纤维增韧陶瓷基复合材料的力学性能起着极其重要的作用，界面相的性能决定了碳纤维与基体间相互作用的强弱和增韧效果的优劣。如果纤维与基体的界面结合强度太弱，难以实现力的传递，复合材料的强度和韧性也得不到提高；但是，如果纤维与基体的界面结合强度太高，同样也达不到补强增韧的效果。据文献[2]报道，若纤维与基体的界面结合能高于纤维断裂能的l／4，当复合材料被破坏时，纤维与基体的界面就不再发生解离，而是裂纹直接穿过纤维出现脆性断裂。另外，界面的结合强度越高，材料断裂时的拔出功也就越小，因此，过强的界面结合不利于复合材料强度和韧性的提高。界面滑移阻力同样也影响着纤维拔出过程所消耗的能量，影响纤维拔出长度和韧化效果。因此，深入研究界面的结合类型、界面的形成过程、界面相的厚度与力学性能的关系，从而进行有效控制，是获得高性能复合材料的关键。

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