金屬基環(huán)氧板材料--般由金屬基體和陶瓷增強(qiáng)相組成，除了金屬基體和陶瓷增強(qiáng)體的種類及體積分?jǐn)?shù)，金屬基體/陶瓷增強(qiáng)相的界面結(jié)構(gòu)對(duì)金屬基環(huán)氧板材料的性能影響很大。本章前述粉末冶金法、液態(tài)金屬浸滲法、液態(tài)金屬攪拌鑄造法等傳統(tǒng)工藝方法都是通過環(huán)氧板外加增強(qiáng)體與金屬基體以制備金屬基環(huán)氧板材料的方法,工藝過程較為復(fù)雜。這些工藝方法中增強(qiáng)體與金屬基體潤濕性差，容易造成界面結(jié)合不良，或增強(qiáng)體與金屬基體在制備或服役過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬基環(huán)氧板材料的性能下降。雖然可以通過增強(qiáng)體表面改性、合金元素改性或真空壓力輔助等方法緩解或解決這些問題，但組織控制較困難、工藝較復(fù)雜、成本較高。針對(duì)這些問題，發(fā)展了原位自生成法。指在沒有外力作用下、物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同、成分相同的均句物質(zhì)的聚集態(tài)稱為相。不同相之間會(huì)有明確的物理界面。該物理界面不是幾何意文又上的面，陽題只來克堂為相區(qū)域。由于界面原子能量不同于界面兩側(cè)原子能量，因而該區(qū)域具有不同于相鄰兩相的特腺性質(zhì)。一般將固相或液相與氣相的界面稱為表面。環(huán)氧板材料的界面是指基體與增強(qiáng)體之間化學(xué)成分有顯著變化構(gòu)成彼此結(jié)合、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。界面相則是環(huán)氧板材料中組元材料之間具有定尺度、在結(jié)構(gòu)和原組元材料上有明顯差別的新相。

環(huán)氧板材料界面在物理結(jié)構(gòu)上呈層狀或帶狀,厚度一般是 不均勻的,其厚度約在數(shù)納米至數(shù)微米之間。雖然界面較小，但其仍有自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，且不同于基體和增強(qiáng)體中的任何一相。環(huán)氧板材料界面在化學(xué)成分上也較為復(fù)雜,可以是基體和增強(qiáng)體相互擴(kuò)散的產(chǎn)物，也可以是基體和增強(qiáng)相的化學(xué)反應(yīng)物，還可以是單獨(dú)制備的一層物質(zhì),其化學(xué)組成也會(huì)完全不同于基體和反應(yīng)物。此外，界面還可能含有增強(qiáng)體涂層元素和環(huán)境帶來的雜質(zhì)元素等。環(huán)氧板材料界面是環(huán)氧板材料中極為重要的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和性能直接影響環(huán)氧板材料的性能。面性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行控制，是獲得高性能環(huán)氧板材料的關(guān)鍵。

盡管陶瓷材料在拉伸載荷下十分脆弱,但它卻擁有良好的抗壓性能,這種差異與兩種載荷方式下材料中的應(yīng)力性質(zhì)及裂紋的萌生和擴(kuò)展方式有關(guān)。圖4-2展示了陶瓷材料在拉伸和壓縮試驗(yàn)下典型的應(yīng)力-應(yīng)變行為。如圖4-2所示，拉伸時(shí)，試樣的應(yīng)力一應(yīng)變曲線與壓縮時(shí)的曲線重合，試樣經(jīng)歷較小的彈性變形即發(fā)生斷裂，而壓縮斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率則遠(yuǎn)大于拉伸載荷下的相應(yīng)值(通常，陶瓷的抗壓強(qiáng)度可達(dá)抗拉強(qiáng)度的9倍左右)。在壓縮載荷下,裂紋的擴(kuò)展路徑與加載方向大致同向，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至材料表面時(shí)，試樣會(huì)發(fā)生剝落,造成應(yīng)力一應(yīng)變曲線后半段的波動(dòng)。

陶瓷材料的熱穩(wěn)定性和抗蠕變性良好，具有很高的使用溫度上限。典型的鎳基高溫合金 的使用溫度上限為1100 °C左右,而某些陶瓷則可以在1 500 °C下使用。

抗熱震性是陶瓷材料在高溫下使用時(shí)需要考慮的問題。由于陶瓷材料固有的脆性,熱沖擊是材料發(fā)生破壞的重要原因之一。

絕大多數(shù)陶瓷的鍵合類型以共價(jià)鍵或離子鍵為主。離子鍵和共價(jià)鍵是兩類結(jié)合力極強(qiáng)的鍵合形式，這是陶瓷材料高熔點(diǎn)、高硬度和高模量的主要原因。

金屬材料中，位錯(cuò)的滑移是金屬良好塑性的重要來源。然而，在陶瓷材料中，原子間強(qiáng)烈的鍵合使得位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)極為困難。 ，此外，陶瓷晶體中原 子的滑移還要滿足電荷平衡(離子晶體中)或鍵合的方向性(共價(jià)晶體中)，這些因索使得陶瓷中的滑移系數(shù)量十分有限。因此，陶瓷材料的損傷容限和韌性很低，塑性差，在斷裂前往往只發(fā)生極小的塑性變形甚至不發(fā)生塑性變形，呈現(xiàn)脆斷模式。

陶瓷晶體往往是原子堆積緊密的立方或六方結(jié)構(gòu)。同一種陶瓷通常具有多種晶體結(jié)構(gòu)，不同同素異構(gòu)體間的力學(xué)性能和熱物理性能可能存在較大差異。因此，陶瓷在不同環(huán)境下(如溫度壓強(qiáng))的相變可能對(duì)材料產(chǎn)生重要影響。非晶態(tài)陶瓷也稱為玻璃，通常為硅酸鹽。與非晶態(tài)聚合物相似玻璃由熔融狀態(tài)冷卻時(shí)不結(jié)晶，原子呈長程無序狀態(tài)。此外，些由特殊工 藝(如化學(xué)氣相沉積、聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷等)制備的Si.N. ScN等非氧化無陶瓷也可以為非晶態(tài),并可以在較高溫度下保持非晶結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)，其中結(jié)晶相的體積分?jǐn)?shù)可達(dá)95%6~98%性、絕緣性，且熱膨脹系數(shù)在較大范圍內(nèi)可調(diào)，是玻璃陶瓷具有優(yōu)良的熱機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定一類重要的無機(jī)材料。