對于陶瓷基環(huán)氧板材料，理想的狀況也是承載之前增強體受拉應(yīng)力，基體受壓應(yīng)力，以提高基體的開裂應(yīng)力。但纖維的熱膨脹系數(shù)可能比基體的小或與基體接近，且陶瓷基環(huán)氧板材料使用溫度一般較高，從而造成在某一區(qū)間內(nèi)熱物理相容而另一溫度區(qū)間熱物理不相容。而基體的斷裂韌性又較低，因而增強體軸向的熱失配可能導(dǎo)致基體產(chǎn)生裂紋并損傷增強體。這可能造成陶瓷基環(huán)氧板材料的某些性能在高溫下反而優(yōu)于在低溫下的性能。例如，對于C/SiC環(huán)氧板材料，碳纖維的軸向熱膨脹系數(shù)為一0.14X10-6~1.7X10-°/°C,而SIC的熱膨脹系數(shù)約為 3.5X10-6~6.9X10-9/C，大于碳纖維的熱膨脹系數(shù)。 該環(huán)氧板材料的制備溫度約為 1 00在低溫下熱失配更嚴重，甚至基體產(chǎn)生裂紋。由于環(huán)境中的氧可通過該裂紋進人環(huán)氧板材料內(nèi)部，氧化環(huán)氧板材料內(nèi)部的碳相，造成C/siC環(huán)氧板材料在低溫下的抗氧化性能較差。 明8-4所示為溫度對C/SIC環(huán)氧板材料在空氣中失重的影響。可以看出，該材料在600 C時失重最為嚴重,抗氧化性最差。

對于聚合物基環(huán)氧板材料，影響殘余熱應(yīng)力大小的因素除上述幾個因素外還有環(huán)境濕度和時間因素。環(huán)境濕度主要通過影響聚合物基體的吸潮來影響其性能。在拉伸應(yīng)力下,聚合物基體的吸潮速度會增加。這將造成基體腫脹，導(dǎo)致應(yīng)力狀態(tài)改變。吸潮還能造成聚合物基體的塑性增加，進而影響界面殘余應(yīng)力?？諝獾臐穸纫矊缑嫦喈a(chǎn)生-定的影響，如改變其微結(jié)構(gòu)，進一步影響殘余應(yīng)力。反過來，殘余應(yīng)力也會影響吸濕量,通常殘余應(yīng)力越大，吸濕量越大。另外,聚合物基環(huán)氧板材料界面的熱殘余應(yīng)力還具有時間依賴性。這主要是因為聚合物基體和纖維/基體界面相具有黏彈性，其性能具有時間依賴性。隨著時間延長，基體會表現(xiàn)出應(yīng)力、應(yīng)變松弛或蠕變行為。研究表明,聚合物基環(huán)氧板材料在制備過程中產(chǎn)生的殘應(yīng)熱應(yīng)力會隨著常溫濕熱條件下的存儲時間延長而降低。

由于殘余熱應(yīng)力對材料性能有較大影響,因而有時在材料使用前需要對其殘余熱應(yīng)力的大小進行測試。殘余熱應(yīng)力的測量方法主要分為有損和無損測量兩大類。有損測量主要有切槽法、鉆孔法等;無損測量主要有X射線衍射法、中子衍射法、磁性法、超聲法以及壓痕應(yīng)變法等。隨著對材料研究的深人，不斷有學(xué)者提出新的測量方法，如西北工業(yè)大學(xué)超高溫結(jié)構(gòu)環(huán)氧板材料重點實驗室提出通過加載一卸載曲線來測量陶瓷基環(huán)氧板材料的殘余熱應(yīng)力。將每個加載-卸載遲滯回環(huán)的割線反向延長后的交點稱為“無殘余熱應(yīng)力原點”。通過兩個相似三角形(△O'RG≌△FHG)可以最終計算出材料的殘余熱應(yīng)力。

影響環(huán)氧板材料殘余熱應(yīng)力的因素料組元的熱膨脹系數(shù)差、溫度差及增強體體積 從式(8-5)~式(8- 7)中可以看出，環(huán)氧板材日服強度和韌性、增強體形狀及分布也會對環(huán)氧板分數(shù)等對殘余熱應(yīng)力有較大影響。此外,基體屈材料殘余熱應(yīng)力產(chǎn)生影響。

不同增強體和基體的熱膨脹系數(shù)相差較大，如和S:C纖維增強AI基環(huán)氧板材料中，A1基體的熱膨脹系數(shù)(21.6X10-6/K)的9倍多。較小的溫度變化就會導(dǎo)致在環(huán)氧板材料中產(chǎn)生大的殘余應(yīng)力。是需要考慮的重要問題，最好選用熱膨脹系數(shù)接近的材料。溫度變化是殘余熱應(yīng)力產(chǎn)生的外部因素。即使較小的溫度變化也能產(chǎn)生較大的殘余熱應(yīng)力。對于金屬基環(huán)氧板材料,可以在適當?shù)臏囟冗M行熱處理來減小殘余熱應(yīng)力。

在其他條件相同的情況下,增強體體積分數(shù)是影響環(huán)氧板材料殘余熱應(yīng)力的主要因素。增強體體積分數(shù)越高,環(huán)氧板材料殘余熱應(yīng)力越大。如果纖維體積分數(shù)過高,環(huán)氧板材料在制備過程中界面殘余應(yīng)力就會過大,這將導(dǎo)致環(huán)氧板材料內(nèi)部出現(xiàn)損傷。即使沒出現(xiàn)損傷，大的殘余應(yīng)力也會顯著影響環(huán)氧板材料的力學(xué)性能。對于金屬基環(huán)氧板材料，隨著纖維體積分數(shù)的增加，基體內(nèi)的殘余熱應(yīng)力會使環(huán)氧板材料拉伸和壓縮時屈服強度的差值增加。對于陶瓷材料，則可能會使基體產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)生更為不利的影響。

基體的屈服強度影響殘余熱應(yīng)力主要與應(yīng)力松弛有關(guān)。環(huán)氧板材料基體應(yīng)力超過其屈服強度后,基體即可發(fā)生塑性變形以松弛殘余熱應(yīng)力。顯然,基體屈服強度越高，應(yīng)力越難松弛，殘余熱應(yīng)力就越大;基體屈服強度越低,應(yīng)力就越容易松弛，殘余熱應(yīng)力就較小。增強體尺寸和長徑比影響殘余熱應(yīng)力也與基體應(yīng)力松弛有關(guān)。當增強體長徑比較大時，位錯運動容易受到阻礙，導(dǎo)致基體應(yīng)力松馳程度減小，環(huán)氧板材料的殘余熱應(yīng)力增大。

對于連續(xù)纖維增強的環(huán)氧板材料，殘余熱應(yīng)力還與纖維的取向有關(guān)。不同方向的環(huán)氧板材料殘余熱應(yīng)力有所不同,甚至可能出現(xiàn)較大差別。這主要與纖維軸向和徑向熱膨脹系數(shù)不同有 關(guān)。例如，碳纖維的軸向熱膨脹系數(shù)約為-0.14X10-6~1. 7X 10-%/°C，而徑向熱膨脹系數(shù)可達8.85X10-6/C。對于晶須或短纖維增強的環(huán)氧板材料，殘余熱應(yīng)力還和增強體排列規(guī)則程

基環(huán)氧板材料,纖維模量遠大于基體模量，熱膨脹系數(shù)又較小，基體在 周化時文會產(chǎn)生權(quán)收縮。因此，纖維般受壓應(yīng)力 ?；w受拉應(yīng)力。這將降低環(huán)氧板材料的壓縮性能和斷裂韌性，熱應(yīng)力嚴重時還可能使環(huán)氧板材料產(chǎn)生翹曲變形,甚至纖維斷裂。

對于金隔基環(huán)氧板材料,若纖維的熱膨脹系數(shù)小于基體的熱膨脹系數(shù)，則環(huán)氧板材料從制備溫度降至室溫時，纖維將受壓應(yīng)力，基體受拉應(yīng)力。這將降低環(huán)氧板材料的屈服強度、疲勞強度和斷裂韌性等。纖維受壓應(yīng)力時往往不能同時有效承載，導(dǎo)致環(huán)氧板材料的實際強度低于按混合法則計算的理論強度。

對于陶瓷基環(huán)氧板材料，理想的狀況也是承載之前增強體受拉應(yīng)力，基體受壓應(yīng)力，以提高基體的開裂應(yīng)力。但纖維的熱膨脹系數(shù)可能比基體的小或與基體接近，且陶瓷基環(huán)氧板材料使用溫度一般較高，從而造成在某一區(qū)間內(nèi)熱物理相容而另一溫度區(qū)間熱物理不相容。而基體的斷裂韌性又較低，因而增強體軸向的熱失配可能導(dǎo)致基體產(chǎn)生裂紋并損傷增強體。這可能造成陶瓷基環(huán)氧板材料的某些性能在高溫下反而優(yōu)于在低溫下的性能。例如，對于C/SiC環(huán)氧板材料，碳纖維的軸向熱膨脹系數(shù)為一0.14X10-6~1.7X10-°/°C,而SIC的熱膨脹系數(shù)約為 3.5X10-6~6.9X10-9/C，大于碳纖維的熱膨脹系數(shù)。 該環(huán)氧板材料的制備溫度約為 1 00在低溫下熱失配更嚴重，甚至基體產(chǎn)生裂紋。由于環(huán)境中的氧可通過該裂紋進人環(huán)氧板材料內(nèi)部，氧化環(huán)氧板材料內(nèi)部的碳相，造成C/siC環(huán)氧板材料在低溫下的抗氧化性能較差。 溫度對C/SIC環(huán)氧板材料在空氣中失重的影響。可以看出，該材料在600 C時失重最為嚴重,抗氧化性最差。

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