環(huán)氧板材料的界面相容性是指在制備、加工和使用過程中,環(huán)氧板材料各組元之間的相互配合程度。這主要包括兩大部分物理 相容性和化學(xué)相容性。前者主要是指在應(yīng)力作用下和溫度變化時(shí)，材料性能和材料參數(shù)之間的關(guān)系。這又可以分為力學(xué)相容性和熱物理相容性。力學(xué)相容性主要是指環(huán)氧板材料基體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性，可以將外部載荷均勻地傳遞到增強(qiáng)體上,而不會(huì)產(chǎn)生明顯的不連續(xù)現(xiàn)象。熱物理相容性則主要是指基體和增強(qiáng)體在溫度變化時(shí)相互配合的程度。本章主要介紹物理相容性的熱物理相容性問題。環(huán)氧板材料的化學(xué)相容性相對(duì)較為復(fù)雜,其中最重要的問題是基體與增強(qiáng)體的化學(xué)反應(yīng),本章也將對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

一般而言,環(huán)氧板材料的制備溫度和服役溫度都有所差別，而基體和增強(qiáng)體的熱膨脹系數(shù)也會(huì)有所不同。因此，環(huán)氧板材料在服役時(shí)便會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，這將對(duì)環(huán)氧板材料性能產(chǎn)生定的

無論環(huán)氧板材料界面是以何種方式結(jié)合的，環(huán)氧板材料總是在-定溫度下制備的，而在該溫度下，環(huán)氧板材料各組元是熱膨脹匹配的。然而，環(huán)氧板材料一 般在高于或低于制備溫度下服役，維和基體便會(huì)因熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生熱失配進(jìn)而產(chǎn)生界面熱應(yīng)力。界面熱應(yīng)力又分為徑向熱應(yīng)力、軸向熱應(yīng)力和環(huán)向熱應(yīng)力。其中，徑向熱應(yīng)力是由纖維徑向與基體熱失配引起的，軸向熱應(yīng)力是由纖維軸向與基體熱失配引起的,環(huán)向熱應(yīng)力則是由纖維環(huán)向與基體熱失配產(chǎn)生的。軸向熱應(yīng)力較大時(shí)可能造成基體屈服或開裂，徑向熱應(yīng)力和環(huán)向熱應(yīng)力則可能使界面脫黏。圖8-1所示為由于熱應(yīng)力導(dǎo)致的界面脫黏和基體開裂的微觀形貌。下面主要介紹軸向熱應(yīng)力。

沉一 般而言,高模量、高強(qiáng)度纖維的熱膨脹系數(shù)小于基體的熱膨脹系數(shù)。簡(jiǎn)單示意了纖維徑向熱應(yīng)力產(chǎn)生的過程。(a)所示為制備溫度下,基體和纖維的熱匹配狀態(tài)。當(dāng)環(huán)氧板材料服役溫度低于其制備溫度時(shí)，基體收縮程度大于纖維軸向收縮程度，如圖8-2(b)所示。此時(shí)，纖維受壓應(yīng)力，基體受拉應(yīng)力。而當(dāng)環(huán)氧板材料服役溫度高于其制備溫度時(shí)，基體擴(kuò)張程度則會(huì)小于纖維軸向伸長(zhǎng)程度。此時(shí)，纖維受拉應(yīng)力,基體受壓應(yīng)力。

環(huán)氧板材料相容性在環(huán)氧板材料設(shè)計(jì)、制備和服役時(shí)都有重要意義。對(duì)于金屬基和陶瓷基等應(yīng)用于高溫的環(huán)氧板材料，在設(shè)計(jì)和制備時(shí)必須考慮增強(qiáng)體和基體可能的熱膨脹系數(shù)不匹配導(dǎo)致的物理不相容。對(duì)于很多金屬基環(huán)氧板材料,由于金屬活性較高，還要考慮基體和增強(qiáng)體的化學(xué)反應(yīng)。采用不同的工藝方法,可在一一定程度上控制環(huán)氧板材料的物理和化學(xué)不相容。掌握環(huán)氧板材料物理、化學(xué)相容性產(chǎn)生的原因并對(duì)其控制，是環(huán)氧板材料設(shè)計(jì)者應(yīng)具有的基本素質(zhì)。

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