金属基复合材料第二章界面及相容性

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1、Metal Matrix Composites(bilingual teaching) ) College of materials science and engineering College of materials science and engineering Jilin UniversityJilin UniversityProfessor Yu-guang ZHAO Chapter 2,Chapter 2, Interface and compatibility of composites ( (复合材料界面、及界面相容性复合材料界面、及界面相容性复合材料界面、及界面相容性复合材

2、料界面、及界面相容性,2,2学时学时学时学时) ) (2 class hours)(2 class hours)Teaching materials and referencesTeaching materials and references：1 1 Metal Matrix CompositesMetal Matrix Composites Edited by Karl U. Edited by Karl U. KainerKainer 2006 WILEY-VCH 2006 WILEY-VCH VerlagVerlag GmbH & Co. GmbH & Co. KGaAKGaA, ,

3、WeinheimWeinheim ISBN: 3-527-31360-5 ISBN: 3-527-31360-52 2 Composites manufacturingComposites manufacturing: materials, product, and process engineering: materials, product, and process engineering / / by by SandjaySandjay K. K. MazumdarMazumdar. CRC Press LLC, 2000 N.W. Corporate Blvd., Boca Raton

4、, . CRC Press LLC, 2000 N.W. Corporate Blvd., Boca Raton, Florida 33431.Florida 33431.3 3 MicrostructuralMicrostructural and mechanical characteristics of in situ metal matrix and mechanical characteristics of in situ metal matrix composites,composites, S.C. S.C. TjongTjong, Z.Y. Ma, Materials Scien

5、ce and Engineering, 29 (2000) , Z.Y. Ma, Materials Science and Engineering, 29 (2000) 49-113 Reports: A Review Journal.49-113 Reports: A Review Journal.If you have some difficulties to read English teaching materials, you can If you have some difficulties to read English teaching materials, you can

6、look up Chinese book as follow: look up Chinese book as follow: 4 4 金属基复合材料金属基复合材料金属基复合材料金属基复合材料，张国定等编著，上海交通大学出版社，上海，张国定等编著，上海交通大学出版社，上海，19961996年年7 7月。月。5 5 金属基复合材料金属基复合材料金属基复合材料金属基复合材料，于春田编著，冶金工业出版社，北京，于春田编著，冶金工业出版社，北京，19951995年年5 5月。月。Chapter 2,Chapter 2, Interface and Compatibility of composites

7、Interface and Compatibility of composites 复合材料的界面及其相容性复合材料的界面及其相容性复合材料的界面及其相容性复合材料的界面及其相容性 (2class hours)(2class hours)n n2.1 Preface(2.1 Preface(2.1 Preface(2.1 Preface(引言引言引言引言) ) ) )Compared with monolithic materials the microstructure and the interfaces of metal matrix composite materials cannot

8、 be considered in isolation, they are mutually related. Chemical interactions and reactions between the matrix and the reinforcement component determine the interface adhesion, modify the characteristics of the composite components and affect the mechanical characteristics significantly. In high tem

9、perature use of MMCs the microstructure has to remain stable for long service periods. Thermal stability and failure is determined by changes in the microstructure and at the interfaces, e.g. reaction and precipitation processes. Thermal stress of MMCs can take place both isothermally and cyclically

10、. The effects show differences. During a cyclic load of monolithic materials, especially at high temperature gradients and cycle speeds, a high probability of failure by thermal fatigue is to be expected, e.g. short-fiber reinforced aluminum alloys possess good thermal shock stability. The formation

11、 of the interface between the matrix and the reinforcing phase has a substantial influence on the production and characteristics of the metallic composite materials. The adhesion between both phases is usually determined by the interaction between them. During the production of the molten matrix e.g

12、. by infiltration, wettability becomes significant.2.2 Definition of interface 2.2 Definition of interface （界面的定义界面的定义界面的定义界面的定义）n nIt is a micro-region between matrix and reinforcements where It is a micro-region between matrix and reinforcements where the chemical composition is changed markedly a

13、nd load can the chemical composition is changed markedly and load can be transferred. It is a new phase which has a certain thickness be transferred. It is a new phase which has a certain thickness and structure of which has obvious difference as compared to and structure of which has obvious differ

14、ence as compared to reinforcement or matrix. So called interfacial phases.reinforcement or matrix. So called interfacial phases.n n基体与增强体之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷基体与增强体之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷基体与增强体之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷基体与增强体之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域；是一层具有一定厚度、结构随基体和增强体而异传递作用的微小区域；是一层具

15、有一定厚度、结构随基体和增强体而异传递作用的微小区域；是一层具有一定厚度、结构随基体和增强体而异传递作用的微小区域；是一层具有一定厚度、结构随基体和增强体而异的、与基体有明显差别的新相的、与基体有明显差别的新相的、与基体有明显差别的新相的、与基体有明显差别的新相界面相。界面相。界面相。界面相。n n在复合材料中在复合材料中在复合材料中在复合材料中, ,两相之间某种材料特性出现不连续的区域叫界面。这种材两相之间某种材料特性出现不连续的区域叫界面。这种材两相之间某种材料特性出现不连续的区域叫界面。这种材两相之间某种材料特性出现不连续的区域叫界面。这种材料特性的不连续可能是突变，也可能是渐变的。材料

16、特性包括元素的浓料特性的不连续可能是突变，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓料特性的不连续可能是突变，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓料特性的不连续可能是突变，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓度、晶体结构、原子配位、弹性模量、密度、热膨胀系数等。度、晶体结构、原子配位、弹性模量、密度、热膨胀系数等。度、晶体结构、原子配位、弹性模量、密度、热膨胀系数等。度、晶体结构、原子配位、弹性模量、密度、热膨胀系数等。n n 界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是

17、一个区界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区域或一个带、或一层，厚度不均匀。它包含了基体和增强体的部分原始域或一个带、或一层，厚度不均匀。它包含了基体和增强体的部分原始域或一个带、或一层，厚度不均匀。它包含了基体和增强体的部分原始域或一个带、或一层，厚度不均匀。它包含了基体和增强体的部分原始接触面、基体和增强体相互作用生成的反应产物、此产物与基体及增强接触面、基体和增强体相互作用生成的反应产物、此产物与基体及增强接触面、基体和增强体相互作用生成的反应产物、此产物与基体及增强接触面、基体和增强体相互作用生成的反应产物、此产物与基体及增强体的接触面、基体和增强体的互扩散层、增

18、强体上的表面涂层、基体和体的接触面、基体和增强体的互扩散层、增强体上的表面涂层、基体和体的接触面、基体和增强体的互扩散层、增强体上的表面涂层、基体和体的接触面、基体和增强体的互扩散层、增强体上的表面涂层、基体和增强体上的氧化物及它们的反应产物等。增强体上的氧化物及它们的反应产物等。增强体上的氧化物及它们的反应产物等。增强体上的氧化物及它们的反应产物等。n n 在化学成分上，除了基体、增强体及涂层中的元素外，还有基体中的在化学成分上，除了基体、增强体及涂层中的元素外，还有基体中的在化学成分上，除了基体、增强体及涂层中的元素外，还有基体中的在化学成分上，除了基体、增强体及涂层中的元素外，还有基体中

19、的合金元素和杂质、由环境转来的杂质。这些成分或以原始状态存在，或合金元素和杂质、由环境转来的杂质。这些成分或以原始状态存在，或合金元素和杂质、由环境转来的杂质。这些成分或以原始状态存在，或合金元素和杂质、由环境转来的杂质。这些成分或以原始状态存在，或重新组合成新的化合物。因此，界面上的化学成分和相结构是很复杂的。重新组合成新的化合物。因此，界面上的化学成分和相结构是很复杂的。重新组合成新的化合物。因此，界面上的化学成分和相结构是很复杂的。重新组合成新的化合物。因此，界面上的化学成分和相结构是很复杂的。2.3 Effect of interface(界面效应界面效应)n n1) Transfer

20、 effect(1) Transfer effect(传递效应传递效应传递效应传递效应) )：传递载荷，起到增：传递载荷，起到增：传递载荷，起到增：传递载荷，起到增强体与基体间的桥梁作用。强体与基体间的桥梁作用。强体与基体间的桥梁作用。强体与基体间的桥梁作用。n n2 2）Interdiction effect(Interdiction effect(阻断效应阻断效应阻断效应阻断效应) )：阻止裂纹扩展、：阻止裂纹扩展、：阻止裂纹扩展、：阻止裂纹扩展、减缓应力集中、中断材料破坏。减缓应力集中、中断材料破坏。减缓应力集中、中断材料破坏。减缓应力集中、中断材料破坏。n n3 3）discontin

21、uous effect(discontinuous effect(不连续效应不连续效应不连续效应不连续效应) )：物理性能：物理性能：物理性能：物理性能的不连续和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电磁的不连续和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电磁的不连续和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电磁的不连续和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电磁感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。n n4 4）Effects of dispersion and absorption(Effects of dispersio

22、n and absorption(散射散射散射散射和吸收效应和吸收效应和吸收效应和吸收效应) )：n n5 5）Inducement effect(Inducement effect(诱导效应诱导效应诱导效应诱导效应) )：n n界面上产生的这些效应是任何单一材料所没有的特界面上产生的这些效应是任何单一材料所没有的特界面上产生的这些效应是任何单一材料所没有的特界面上产生的这些效应是任何单一材料所没有的特性，对复合材料具有重要影响。性，对复合材料具有重要影响。性，对复合材料具有重要影响。性，对复合材料具有重要影响。2.4 Classification of interface （界面的分类（界面

23、的分类) )According to the interaction between matrix and reinforcements According to the interaction between matrix and reinforcements MMCsMMCs interfaces can be interfaces can be categorisedcategorised into 3 types into 3 types( (根据增强体与基体的相互作用情况，界面可分为三类根据增强体与基体的相互作用情况，界面可分为三类根据增强体与基体的相互作用情况，界面可分为三类根据增

24、强体与基体的相互作用情况，界面可分为三类) )：Type 1No reaction and no dissolve between matrix and Type 1No reaction and no dissolve between matrix and reinforcements.(reinforcements.(类型类型类型类型1 1：增强体与基体互不反应、互不溶解：增强体与基体互不反应、互不溶解：增强体与基体互不反应、互不溶解：增强体与基体互不反应、互不溶解) )n nFor examples: W /Cu, For examples: W /Cu, SiCSiC/Al, Al/A

25、l, Al2 2O O3 3/Cu /Cu Type 2No reaction but dissolving each other (between Type 2No reaction but dissolving each other (between matrix and reinforcements).(matrix and reinforcements).(增强体与基体不反应、但互相溶解增强体与基体不反应、但互相溶解增强体与基体不反应、但互相溶解增强体与基体不反应、但互相溶解) )n nFor examples: W/For examples: W/NbNb, C/Ni, W/Cu-C

26、r, C/Ni, W/Cu-CrType 3 reinforcements react with matrix and reactants are Type 3 reinforcements react with matrix and reactants are formed .(formed .(增强体与基体相互反应生成界面产物增强体与基体相互反应生成界面产物增强体与基体相互反应生成界面产物增强体与基体相互反应生成界面产物) )n nFor examples: W/Cu-Ti, SiOFor examples: W/Cu-Ti, SiO2 2/Al, /Al, SiCSiC/Ti/Ti； W

27、 /Cu, W /Cu, SiCSiC/Al, Al/Al, Al2 2O O3 3/Cu/CuType of MMCss interface金属基复合材料的界面类型金属基复合材料的界面类型金属基复合材料的界面类型金属基复合材料的界面类型Binding force and combinative type of MMCs interface界面结合力及界面结合类型界面结合力及界面结合类型Type of interfacial binding forceType of interfacial binding force：( (界面结合力有三类界面结合力有三类界面结合力有三类界面结合力有三类) )

28、n n1) Mechanical combining force Friction1) Mechanical combining force Friction， ( (机械结合机械结合机械结合机械结合摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力) )n n2) Physical combining force 2) Physical combining force VanderwaalsVanderwaals force force and hydrogen bondand hydrogen bond，( (物理结合物理结合物理结合物理结合范德华力和氢键范德华力和氢键范德华力和氢键范德华力和氢键) )n n3)

29、Chemical combining force Chemical bond.3) Chemical combining force Chemical bond. ( (化学结合化学结合化学结合化学结合化学键化学键化学键化学键) )n nType of interfacial combinationType of interfacial combination ( (界面结合类型：根据上面的三种结合力，界面结合可分界面结合类型：根据上面的三种结合力，界面结合可分界面结合类型：根据上面的三种结合力，界面结合可分界面结合类型：根据上面的三种结合力，界面结合可分为以下几种为以下几种为以下几种为以下几

30、种) )：Type/mechanical of interfacial combination1 1）Mechanical combine(Mechanical combine(机械结合机械结合机械结合机械结合) )基体与增强体之间仅仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接基体与增强体之间仅仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接基体与增强体之间仅仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接基体与增强体之间仅仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接称为机械结合。其影响因素主要为增强体表面粗糙度和基体的收缩应力。称为机械结合。其影响因素主要为增强体表面粗糙度和基体的收

31、缩应力。称为机械结合。其影响因素主要为增强体表面粗糙度和基体的收缩应力。称为机械结合。其影响因素主要为增强体表面粗糙度和基体的收缩应力。纯粹的机械结合是不存在的，纯粹的机械结合是不存在的，纯粹的机械结合是不存在的，纯粹的机械结合是不存在的，R/M R/M 界面总存在弱的范德华力。界面总存在弱的范德华力。界面总存在弱的范德华力。界面总存在弱的范德华力。2 2）coherentcoherent and semi-coherentand semi-coherent atoms combine atoms combine （共格和半共格原子（共格和半共格原子（共格和半共格原子（共格和半共格原子结合）是

32、指基体与增强体以共格和半共格方式直接原子结合，界面平直，结合）是指基体与增强体以共格和半共格方式直接原子结合，界面平直，结合）是指基体与增强体以共格和半共格方式直接原子结合，界面平直，结合）是指基体与增强体以共格和半共格方式直接原子结合，界面平直，无界面反应产物和析出物存在。无界面反应产物和析出物存在。无界面反应产物和析出物存在。无界面反应产物和析出物存在。 MMCsMMCs中以这种方式结合的界面很少。中以这种方式结合的界面很少。中以这种方式结合的界面很少。中以这种方式结合的界面很少。 3 3）Dissolving and wetting/diffusion combine(Dissolvin

33、g and wetting/diffusion combine(溶解和润湿溶解和润湿溶解和润湿溶解和润湿/ /扩散结合扩散结合扩散结合扩散结合) )在复合材料制备过程中基体与增强体之间先发生润湿、再相互溶解，所形成在复合材料制备过程中基体与增强体之间先发生润湿、再相互溶解，所形成在复合材料制备过程中基体与增强体之间先发生润湿、再相互溶解，所形成在复合材料制备过程中基体与增强体之间先发生润湿、再相互溶解，所形成的结合方式称为溶解和润湿结合。通常润湿为主，溶解为次。由于扩散时的结合方式称为溶解和润湿结合。通常润湿为主，溶解为次。由于扩散时的结合方式称为溶解和润湿结合。通常润湿为主，溶解为次。由于扩

34、散时的结合方式称为溶解和润湿结合。通常润湿为主，溶解为次。由于扩散时间短，组分之间的相互作用出现在电子或原子等级上，即短程范围，这意间短，组分之间的相互作用出现在电子或原子等级上，即短程范围，这意间短，组分之间的相互作用出现在电子或原子等级上，即短程范围，这意间短，组分之间的相互作用出现在电子或原子等级上，即短程范围，这意味着这些组分进入原子尺度的接触。味着这些组分进入原子尺度的接触。味着这些组分进入原子尺度的接触。味着这些组分进入原子尺度的接触。4 4）Chemical/Reacting combine(Chemical/Reacting combine(化学化学化学化学/ /反应结合反应结

35、合反应结合反应结合) )基体与增强体之间发生化学反应，在界面上形成新的化合物而产生的结合。基体与增强体之间发生化学反应，在界面上形成新的化合物而产生的结合。基体与增强体之间发生化学反应，在界面上形成新的化合物而产生的结合。基体与增强体之间发生化学反应，在界面上形成新的化合物而产生的结合。这是一种最复杂、最重要的结合方式。一般反应结合受扩散控制，只有通这是一种最复杂、最重要的结合方式。一般反应结合受扩散控制，只有通这是一种最复杂、最重要的结合方式。一般反应结合受扩散控制，只有通这是一种最复杂、最重要的结合方式。一般反应结合受扩散控制，只有通过相互接触和扩散才能发生某种化学反应过相互接触和扩散才能

36、发生某种化学反应过相互接触和扩散才能发生某种化学反应过相互接触和扩散才能发生某种化学反应2.5 Compatibility of Interface(界面的相容性界面的相容性) Basic concept:Basic concept: n nCompatibility of Compatibility of MMCsMMCs denotes the concerted denotes the concerted extent among constituents of extent among constituents of MMCsMMCs during the during the cou

37、rse of processing and using.(course of processing and using.(复合材料的相容性复合材料的相容性复合材料的相容性复合材料的相容性是指在加工和使用过程中，复合材料中的各组元之间是指在加工和使用过程中，复合材料中的各组元之间是指在加工和使用过程中，复合材料中的各组元之间是指在加工和使用过程中，复合材料中的各组元之间相互配合的程度相互配合的程度相互配合的程度相互配合的程度) )。n n相容性是指两个相互接触的组分是否相互容纳，即增相容性是指两个相互接触的组分是否相互容纳，即增相容性是指两个相互接触的组分是否相互容纳，即增相容性是指两个相互接触

38、的组分是否相互容纳，即增强体与基体之间是否彼此协调、匹配或是否发生化学强体与基体之间是否彼此协调、匹配或是否发生化学强体与基体之间是否彼此协调、匹配或是否发生化学强体与基体之间是否彼此协调、匹配或是否发生化学反应等。反应等。反应等。反应等。Compatibility of Compatibility of MMCsMMCs including( including(包括两大方面包括两大方面) ) : : n nPhysical compatibility(Physical compatibility(物理相容性物理相容性物理相容性物理相容性):):n nChemical compatibili

39、ty(Chemical compatibility(化学相容性化学相容性化学相容性化学相容性):):Physical compatibility:n n主要指在应力作用下或热变化时材料性能和材料常数之间的关系；主要主要指在应力作用下或热变化时材料性能和材料常数之间的关系；主要主要指在应力作用下或热变化时材料性能和材料常数之间的关系；主要主要指在应力作用下或热变化时材料性能和材料常数之间的关系；主要包括润湿性、热膨胀匹配及组分元素之间的相互溶解性包括润湿性、热膨胀匹配及组分元素之间的相互溶解性包括润湿性、热膨胀匹配及组分元素之间的相互溶解性包括润湿性、热膨胀匹配及组分元素之间的相互溶解性n nI

40、ncluding: mechanical compatibility and thermal compatibility Including: mechanical compatibility and thermal compatibility n nmechanical compatibility: mechanical compatibility: n n主要指基体应有足够的韧性和强度，能将外部载荷均匀地传到增强体上，主要指基体应有足够的韧性和强度，能将外部载荷均匀地传到增强体上，主要指基体应有足够的韧性和强度，能将外部载荷均匀地传到增强体上，主要指基体应有足够的韧性和强度，能将外部载荷均

41、匀地传到增强体上，而不会产生明显的不连续现象。此外，由于位错运动和裂纹发展在基体而不会产生明显的不连续现象。此外，由于位错运动和裂纹发展在基体而不会产生明显的不连续现象。此外，由于位错运动和裂纹发展在基体而不会产生明显的不连续现象。此外，由于位错运动和裂纹发展在基体上产生的局部应力集中不应在增强体上过高的局部应力。因此要求基体上产生的局部应力集中不应在增强体上过高的局部应力。因此要求基体上产生的局部应力集中不应在增强体上过高的局部应力。因此要求基体上产生的局部应力集中不应在增强体上过高的局部应力。因此要求基体有足够的延展性和屈从性。有足够的延展性和屈从性。有足够的延展性和屈从性。有足够的延展性

42、和屈从性。n nthermal compatibilitythermal compatibility：n n主要指基体和增强体在热膨胀或冷收缩时相互配合的程度。因为基体通主要指基体和增强体在热膨胀或冷收缩时相互配合的程度。因为基体通主要指基体和增强体在热膨胀或冷收缩时相互配合的程度。因为基体通主要指基体和增强体在热膨胀或冷收缩时相互配合的程度。因为基体通常是韧性好的材料，也有较高的热膨胀系数，适合受拉；增强体一般为常是韧性好的材料，也有较高的热膨胀系数，适合受拉；增强体一般为常是韧性好的材料，也有较高的热膨胀系数，适合受拉；增强体一般为常是韧性好的材料，也有较高的热膨胀系数，适合受拉；增强体一

43、般为硬、脆材料，也有较低的热膨胀系数，适合受压；两者膨胀系数不应相硬、脆材料，也有较低的热膨胀系数，适合受压；两者膨胀系数不应相硬、脆材料，也有较低的热膨胀系数，适合受压；两者膨胀系数不应相硬、脆材料，也有较低的热膨胀系数，适合受压；两者膨胀系数不应相差太大，以避免产生过高的残余应力。差太大，以避免产生过高的残余应力。差太大，以避免产生过高的残余应力。差太大，以避免产生过高的残余应力。Chemical compatibility:指组成复合材料的各组元（基体与增强体）之间有无化学反应及反应速度的指组成复合材料的各组元（基体与增强体）之间有无化学反应及反应速度的指组成复合材料的各组元（基体与增强

44、体）之间有无化学反应及反应速度的指组成复合材料的各组元（基体与增强体）之间有无化学反应及反应速度的快慢。快慢。快慢。快慢。n nIncluding: thermodynamic compatibility and kinetic Including: thermodynamic compatibility and kinetic compatibilitycompatibilityn nthermodynamic compatibilitythermodynamic compatibility（关键因素是温度）关键因素是温度）主要指复合材料组元之间的热力学平衡状态。事实上，在较宽的温度范围内主

45、要指复合材料组元之间的热力学平衡状态。事实上，在较宽的温度范围内主要指复合材料组元之间的热力学平衡状态。事实上，在较宽的温度范围内主要指复合材料组元之间的热力学平衡状态。事实上，在较宽的温度范围内复合材料各组元不可能完全处于平衡状态，即完全相容。只有极少数自然复合材料各组元不可能完全处于平衡状态，即完全相容。只有极少数自然复合材料各组元不可能完全处于平衡状态，即完全相容。只有极少数自然复合材料各组元不可能完全处于平衡状态，即完全相容。只有极少数自然的复合材料，例如定向凝固共晶中才有比较理想的相容性。通过基体与增的复合材料，例如定向凝固共晶中才有比较理想的相容性。通过基体与增的复合材料，例如定向

46、凝固共晶中才有比较理想的相容性。通过基体与增的复合材料，例如定向凝固共晶中才有比较理想的相容性。通过基体与增强体相容性的研究，只能找到在一定条件下热力学上比较相容的复合材料强体相容性的研究，只能找到在一定条件下热力学上比较相容的复合材料强体相容性的研究，只能找到在一定条件下热力学上比较相容的复合材料强体相容性的研究，只能找到在一定条件下热力学上比较相容的复合材料体系。更为现实的是设置基体与增强体发生化学反应的动力学障碍，控制体系。更为现实的是设置基体与增强体发生化学反应的动力学障碍，控制体系。更为现实的是设置基体与增强体发生化学反应的动力学障碍，控制体系。更为现实的是设置基体与增强体发生化学反

47、应的动力学障碍，控制反应速度，达到在一定条件下的动力学相容性，得到有适用价值的金属基反应速度，达到在一定条件下的动力学相容性，得到有适用价值的金属基反应速度，达到在一定条件下的动力学相容性，得到有适用价值的金属基反应速度，达到在一定条件下的动力学相容性，得到有适用价值的金属基复合材料。决定热力学相容性的关键因素是温度，温度对相容性的影响可复合材料。决定热力学相容性的关键因素是温度，温度对相容性的影响可复合材料。决定热力学相容性的关键因素是温度，温度对相容性的影响可复合材料。决定热力学相容性的关键因素是温度，温度对相容性的影响可比较直观地由相图得到。但有前途的复合材料体系的相图严重缺乏，而且比较

48、直观地由相图得到。但有前途的复合材料体系的相图严重缺乏，而且比较直观地由相图得到。但有前途的复合材料体系的相图严重缺乏，而且比较直观地由相图得到。但有前途的复合材料体系的相图严重缺乏，而且很多基体本身就是很复杂的合金，所以相容性问题往往只能通过试验得到很多基体本身就是很复杂的合金，所以相容性问题往往只能通过试验得到很多基体本身就是很复杂的合金，所以相容性问题往往只能通过试验得到很多基体本身就是很复杂的合金，所以相容性问题往往只能通过试验得到解决。解决。解决。解决。n nkinetic compatibility: kinetic compatibility: n n指组成复合材料的各组元（基体

49、与增强体）之间化学反应程度及反应速度指组成复合材料的各组元（基体与增强体）之间化学反应程度及反应速度指组成复合材料的各组元（基体与增强体）之间化学反应程度及反应速度指组成复合材料的各组元（基体与增强体）之间化学反应程度及反应速度快慢的控制情况。快慢的控制情况。快慢的控制情况。快慢的控制情况。Fracture surfaces in aluminum composite materials after tensile strain vertical to the fiber orientation:(a) fiber/matrix- delamination (C/Al, weak adhesi

50、on); (b) shearing of fibers and dimple formation of a deformed matrix on the fibers (Al2O3/Al-2.5Li, medium adhesion); (c) Fracture in the matrix (SiC/Al good adhesion); (d) fracture run in multiple broken fibers (SiC/Al good adhesion). 金属基复合材料界面反应的普遍性导致有金属基复合材料界面反应的普遍性导致有三种界面反应结合形式：三种界面反应结合形式：4 4）C

51、ombine by exchanging reaction(Combine by exchanging reaction(交换反应结合交换反应结合交换反应结合交换反应结合) )当基体或增强体成分中含有两种及两种以上元素时，除发生当基体或增强体成分中含有两种及两种以上元素时，除发生当基体或增强体成分中含有两种及两种以上元素时，除发生当基体或增强体成分中含有两种及两种以上元素时，除发生界面反应外，在基体、增强体与反应物之间还会发生元素界面反应外，在基体、增强体与反应物之间还会发生元素界面反应外，在基体、增强体与反应物之间还会发生元素界面反应外，在基体、增强体与反应物之间还会发生元素交换，所产生的结

52、合称交换反应结合。交换，所产生的结合称交换反应结合。交换，所产生的结合称交换反应结合。交换，所产生的结合称交换反应结合。5 5）Combine by oxide(Combine by oxide(氧化物结合氧化物结合氧化物结合氧化物结合) )当所采用的增强体是氧化物时，氧化物与基体间发生反应生当所采用的增强体是氧化物时，氧化物与基体间发生反应生当所采用的增强体是氧化物时，氧化物与基体间发生反应生当所采用的增强体是氧化物时，氧化物与基体间发生反应生成另一种氧化物，所产生的结合称为氧化物结合。成另一种氧化物，所产生的结合称为氧化物结合。成另一种氧化物，所产生的结合称为氧化物结合。成另一种氧化物，所

53、产生的结合称为氧化物结合。6 6）Mixed combine(Mixed combine(混合结合混合结合混合结合混合结合) )界面既存在机械结合又存在反应结合，称为混合结合。或以界面既存在机械结合又存在反应结合，称为混合结合。或以界面既存在机械结合又存在反应结合，称为混合结合。或以界面既存在机械结合又存在反应结合，称为混合结合。或以上几种结合方式中的若干组合上几种结合方式中的若干组合上几种结合方式中的若干组合上几种结合方式中的若干组合Stability of interface界面的稳定性界面的稳定性Physical instability factors物理不稳定因素这种不稳定因素主要表现

54、为基体与增强体之间在使用的高温条件下发生溶解及溶解与再析出现象。Chemical instability factors化学不稳定因素这种不稳定因素主要是指复合材料在制造、加工、使用过程中发生的界面化学作用，包括界面反应、交换反应和暂稳态界面的变化几种现象。Effects of Effects of MMCssMMCss interface on matrix phases nucleation interface on matrix phases nucleation 2.6 2.6 金属基复合材料界面对基体中各相结晶形核的影响金属基复合材料界面对基体中各相结晶形核的影响金属基复合材料界面对

55、基体中各相结晶形核的影响金属基复合材料界面对基体中各相结晶形核的影响Effects of Effects of MMCssMMCss interface on matrix microstructure morphology interface on matrix microstructure morphology 2.7 2.7 金属基复合材料界面对基体结晶组织特征的影响金属基复合材料界面对基体结晶组织特征的影响金属基复合材料界面对基体结晶组织特征的影响金属基复合材料界面对基体结晶组织特征的影响2.8 Interfacial residual stress界面残余应力：residual th

56、ermal stressresidual thermal stress热残余应力热残余应力热残余应力热残余应力residual residual deformation deformation stressstress形变残余应力形变残余应力形变残余应力形变残余应力residual residual phase transformation phase transformation stressstress相变残余应力相变残余应力相变残余应力相变残余应力复合材料从制造高温冷却至室温过程中，由于基体线膨胀系数复合材料从制造高温冷却至室温过程中，由于基体线膨胀系数复合材料从制造高温冷却至室温过程中

57、，由于基体线膨胀系数复合材料从制造高温冷却至室温过程中，由于基体线膨胀系数高于增强体，基体内产生错配拉应力，同时增强体中产生压高于增强体，基体内产生错配拉应力，同时增强体中产生压高于增强体，基体内产生错配拉应力，同时增强体中产生压高于增强体，基体内产生错配拉应力，同时增强体中产生压应力。热残余应力超过基体屈服强度后，可引起塑性应变、应力。热残余应力超过基体屈服强度后，可引起塑性应变、应力。热残余应力超过基体屈服强度后，可引起塑性应变、应力。热残余应力超过基体屈服强度后，可引起塑性应变、发生应力松弛。复合材料中这种界面热错配导致的残余应力发生应力松弛。复合材料中这种界面热错配导致的残余应力发生应

58、力松弛。复合材料中这种界面热错配导致的残余应力发生应力松弛。复合材料中这种界面热错配导致的残余应力又称为热残余应力。其产生需具备如下三方面条件：又称为热残余应力。其产生需具备如下三方面条件：又称为热残余应力。其产生需具备如下三方面条件：又称为热残余应力。其产生需具备如下三方面条件：1 1）增强体与基体之间的界面结合良好；）增强体与基体之间的界面结合良好；）增强体与基体之间的界面结合良好；）增强体与基体之间的界面结合良好；2 2）温度变化；）温度变化；）温度变化；）温度变化；3 3）增强）增强）增强）增强体与基体间有线膨胀系数的差异。体与基体间有线膨胀系数的差异。体与基体间有线膨胀系数的差异。体

59、与基体间有线膨胀系数的差异。金属基复合材料界面热错配应力的计算金属基复合材料界面热错配应力的计算金属基复合材料界面热错配应力的计算金属基复合材料界面热错配应力的计算金属基复合材料中产生热错配应力的原因很多，如：材料制备时从高温到低温的冷金属基复合材料中产生热错配应力的原因很多，如：材料制备时从高温到低温的冷金属基复合材料中产生热错配应力的原因很多，如：材料制备时从高温到低温的冷金属基复合材料中产生热错配应力的原因很多，如：材料制备时从高温到低温的冷却过程、热处理过程、高温塑性变形过程、使用时外部温度环境变化等等。热错却过程、热处理过程、高温塑性变形过程、使用时外部温度环境变化等等。热错却过程、

60、热处理过程、高温塑性变形过程、使用时外部温度环境变化等等。热错却过程、热处理过程、高温塑性变形过程、使用时外部温度环境变化等等。热错配应力的产生对复合材料的很多过程有重要影响：基体合金的相变过程、复合材配应力的产生对复合材料的很多过程有重要影响：基体合金的相变过程、复合材配应力的产生对复合材料的很多过程有重要影响：基体合金的相变过程、复合材配应力的产生对复合材料的很多过程有重要影响：基体合金的相变过程、复合材料微变形抗力、复合材料尺寸稳定性能等。料微变形抗力、复合材料尺寸稳定性能等。料微变形抗力、复合材料尺寸稳定性能等。料微变形抗力、复合材料尺寸稳定性能等。对于一个给定的复合材料体系，由于外部

61、温度变化产生界面热错配应力的大小可以对于一个给定的复合材料体系，由于外部温度变化产生界面热错配应力的大小可以对于一个给定的复合材料体系，由于外部温度变化产生界面热错配应力的大小可以对于一个给定的复合材料体系，由于外部温度变化产生界面热错配应力的大小可以进行理论计算。以长纤维增强进行理论计算。以长纤维增强进行理论计算。以长纤维增强进行理论计算。以长纤维增强MMCsMMCs为例，假设界面结合强度足够高，以致在界为例，假设界面结合强度足够高，以致在界为例，假设界面结合强度足够高，以致在界为例，假设界面结合强度足够高，以致在界面热错配应力作用下不发生滑动和开裂，则有：面热错配应力作用下不发生滑动和开裂

62、，则有：面热错配应力作用下不发生滑动和开裂，则有：面热错配应力作用下不发生滑动和开裂，则有：i i i i=(T=(T=(T=(T2 2 2 2-T-T-T-T1 1 1 1)()()()(m m m m-f f f f)E)E)E)Em m m mE E E Ef f f f/(/(/(/(E E E Em m m m+E+E+E+Ef f f f) ) ) )该式对金属基复合材料体系设计和实际应用均具有重要的理论意义与实际价值，该式对金属基复合材料体系设计和实际应用均具有重要的理论意义与实际价值，该式对金属基复合材料体系设计和实际应用均具有重要的理论意义与实际价值，该式对金属基复合材料体系

63、设计和实际应用均具有重要的理论意义与实际价值，从上式可以看出，复合材料的界面热错配应力随基体与增强体热膨胀系数差和温差从上式可以看出，复合材料的界面热错配应力随基体与增强体热膨胀系数差和温差从上式可以看出，复合材料的界面热错配应力随基体与增强体热膨胀系数差和温差从上式可以看出，复合材料的界面热错配应力随基体与增强体热膨胀系数差和温差的增加而提高。的增加而提高。的增加而提高。的增加而提高。Effect Factors of residual stress热残余应力的影响因素热残余应力的影响因素n n1）基体与增强体两相热膨胀系数差）基体与增强体两相热膨胀系数差n n2）制备及使用过程中的温度差）

64、制备及使用过程中的温度差n n3）材料基体的屈服强度）材料基体的屈服强度n n4）增强体的形状、尺寸、分布以及增）增强体的形状、尺寸、分布以及增 强体的体积分数强体的体积分数Relaxation behavior of residual stress残余应力的松弛行为残余应力的松弛行为Mechanical theory about interface of MMCs界面的力学理论界面的力学理论界面力学理论是把界面的状态、结合强度与复合材料的性能联系起来进行分界面力学理论是把界面的状态、结合强度与复合材料的性能联系起来进行分界面力学理论是把界面的状态、结合强度与复合材料的性能联系起来进行分界面力

65、学理论是把界面的状态、结合强度与复合材料的性能联系起来进行分析，导出一些计算公式，对界面与性能的关系做定性或半定量的分析、计算。析，导出一些计算公式，对界面与性能的关系做定性或半定量的分析、计算。析，导出一些计算公式，对界面与性能的关系做定性或半定量的分析、计算。析，导出一些计算公式，对界面与性能的关系做定性或半定量的分析、计算。1. Theory of strong interface(1. Theory of strong interface(强界面理论强界面理论强界面理论强界面理论) )在纵向拉伸载荷作用下，界面强度高，在传递载荷过程中界面本身不发生破坏的理论在纵向拉伸载荷作用下，界面强

66、度高，在传递载荷过程中界面本身不发生破坏的理论在纵向拉伸载荷作用下，界面强度高，在传递载荷过程中界面本身不发生破坏的理论在纵向拉伸载荷作用下，界面强度高，在传递载荷过程中界面本身不发生破坏的理论称为强界面理论。这是一种较理想状态，一般不存在。但在导出计算各种性能的公式称为强界面理论。这是一种较理想状态，一般不存在。但在导出计算各种性能的公式称为强界面理论。这是一种较理想状态，一般不存在。但在导出计算各种性能的公式称为强界面理论。这是一种较理想状态，一般不存在。但在导出计算各种性能的公式时，都是假设界面粘结牢固，不会发生破坏的。时，都是假设界面粘结牢固，不会发生破坏的。时，都是假设界面粘结牢固，

67、不会发生破坏的。时，都是假设界面粘结牢固，不会发生破坏的。2. Theory of weak interface(2. Theory of weak interface(弱界面理论弱界面理论弱界面理论弱界面理论) )在纵向载荷作用下，界面强度低，界面在传递载荷时发生破坏或削弱增强体而引起复在纵向载荷作用下，界面强度低，界面在传递载荷时发生破坏或削弱增强体而引起复在纵向载荷作用下，界面强度低，界面在传递载荷时发生破坏或削弱增强体而引起复在纵向载荷作用下，界面强度低，界面在传递载荷时发生破坏或削弱增强体而引起复合材料破坏的理论称之为弱界面理论。合材料破坏的理论称之为弱界面理论。合材料破坏的理论称之

68、为弱界面理论。合材料破坏的理论称之为弱界面理论。实际观察到的界面破坏形式有四种：实际观察到的界面破坏形式有四种：实际观察到的界面破坏形式有四种：实际观察到的界面破坏形式有四种：1 1）由弹性、塑性收缩产生的拉应力造成的界）由弹性、塑性收缩产生的拉应力造成的界）由弹性、塑性收缩产生的拉应力造成的界）由弹性、塑性收缩产生的拉应力造成的界面破坏；面破坏；面破坏；面破坏；2 2）传递载荷时剪切应力造成的破坏；）传递载荷时剪切应力造成的破坏；）传递载荷时剪切应力造成的破坏；）传递载荷时剪切应力造成的破坏；3 3）增强体周围形成的一定厚度的化合）增强体周围形成的一定厚度的化合）增强体周围形成的一定厚度的化

69、合）增强体周围形成的一定厚度的化合物层在拉应力作用下发生的破坏；物层在拉应力作用下发生的破坏；物层在拉应力作用下发生的破坏；物层在拉应力作用下发生的破坏；4 4）界面反应削弱增强体使其发生破坏。）界面反应削弱增强体使其发生破坏。）界面反应削弱增强体使其发生破坏。）界面反应削弱增强体使其发生破坏。弱界面一般理论弱界面一般理论弱界面一般理论弱界面一般理论适用于适用于适用于适用于1 1）、）、）、）、2 2）种破坏形式；）种破坏形式；）种破坏形式；）种破坏形式；弱界面反应带理论弱界面反应带理论弱界面反应带理论弱界面反应带理论适用于适用于适用于适用于3 3）种破坏形式；种破坏形式；种破坏形式；种破坏形

70、式；增强物表面损伤削弱理论增强物表面损伤削弱理论增强物表面损伤削弱理论增强物表面损伤削弱理论适用于适用于适用于适用于4 4）种破坏形式。）种破坏形式。）种破坏形式。）种破坏形式。Wetting phenomena( (润湿现象润湿现象润湿现象润湿现象) ) nBasically the wettability of reinforcement with a metal melt can be shown by the edge angle adjustment of a molten droplet on a solid base as the degree of wettability （润

71、湿性是用于描述液体在固体表面上自动铺展程度术语。）（润湿性是用于描述液体在固体表面上自动铺展程度术语。）naccording to Youngs equation :SV - SL = LV cos, cos = (SV - SL) / LVnwhere LV is the surface energy of the liquid phase, nSV the surface energy of the solid phase, nSL the interface energy between the liquid and solid phases andis the edge angle.n

72、SV 固-气表面能，LV 液-气表面能，nSL 固-液界面能， 液体对固体的润湿角。n粘着功Wa = LV + SV - SL = LV(1+Cos) n内聚能Wc = 2LVn铺开系数S = Wa Wc , S0时，发生润湿现象。Figure 3.1 shows the edge angle adjustment of a molten droplet on a solid base for different values of the interface energy. At an angle of /2 a nonwettable system is described and for

73、 an angle limit of 0, Wetting phenomena will take place (S0时，发生润湿时，发生润湿现象现象)。nIn the case of immersion the interface between the solid and the atmosphere disappears, while the interface between the solid and the liquid forms. The immersing work Wi is: Wi(浸渍功浸渍功) = Ls sv nIn the case of spreading the

74、 liquid is spread out on a solid surface. During this procedure the solid surface is reduced as well as a new liquid surface being formed and hence a new solid/liquid interface is formed. The spreading work WS is:WS (铺展功铺展功) = SV SL LV nThe wetting procedure is kinetic and is dependent on time and t

75、emperature. Therefore, the kinetics can be affected by the temperature.Fig. 3.2 Time dependence of the wetting degree (unit fraction) ofSiC plates by aluminum melts at different alloy additionsnAn additional possible influence exists through the change in the surrounding atmosphere or rather the atm

76、osphere in the preform. It is possible, for example, that a preform before infiltration is flushed with gas, which can lead to a change in the oxygen partial pressure.Fig. 3.3 Schematic presentation of thechange in the wetting angle with change inthe oxygen particle pressure(in the system Al2O3/pure

77、 Al)nWetting for the actual infiltration procedure is of substantial importance. This is shown in a simple schematic representation in Fig. 3.4 In the case of good wetting (small edge angle) a capillary effect occurs (Fig. 3.4a). At large edge angles this procedure is inhibited (Fig. 3.4b). Addition

78、ally this can occur in technical processes by a reaction between the melt and the surrounding atmosphere. Fig. 3.4 Schematic presentation of an ideal melt infiltration of fiber preformsMeans（Measures）to improve wettability( (改善润湿性措施改善润湿性措施) )1 1）Changing the surface state and structure of reinforcem

79、ents for Changing the surface state and structure of reinforcements for increasing increasing SVSV. . Such as mechanical, physical, chemical cleaning; Such as mechanical, physical, chemical cleaning; electrochemical treating; polishing ,spreading and so on.(electrochemical treating; polishing ,sprea

80、ding and so on.(改变增改变增改变增改变增强体的表面状态和结构以增大强体的表面状态和结构以增大强体的表面状态和结构以增大强体的表面状态和结构以增大 SVSV，即对增强体进行表面处理，包括机械、，即对增强体进行表面处理，包括机械、，即对增强体进行表面处理，包括机械、，即对增强体进行表面处理，包括机械、物理、化学清洗，电化学处理、抛光、涂覆等物理、化学清洗，电化学处理、抛光、涂覆等物理、化学清洗，电化学处理、抛光、涂覆等物理、化学清洗，电化学处理、抛光、涂覆等) )2 2）Changing the chemical composition of matrix for depressi

81、ng Changing the chemical composition of matrix for depressing SLSL. . Adding alloy elements into the matrix is the most effectual Adding alloy elements into the matrix is the most effectual methods.(methods.(改变基体的化学成分以降低改变基体的化学成分以降低改变基体的化学成分以降低改变基体的化学成分以降低 SLSL，最有效的办法是添加合金元，最有效的办法是添加合金元，最有效的办法是添加合金元

82、，最有效的办法是添加合金元素素素素) )3 3）Increasing temperature(Increasing temperature(提高温度提高温度提高温度提高温度) )；4 4）Changing environment atmosphere(Changing environment atmosphere(改变环境气氛改变环境气氛改变环境气氛改变环境气氛) )；5 5）heightening liquid pressureheightening liquid pressure，P Pc c = 4V = 4Vt t LVLVCosCos /d/dt t( (提高液相压力，提高液相压力，

83、提高液相压力，提高液相压力，P Pc c = 4V = 4Vt t LVLVcoscos /d/dt t) )6) Some physical methods, Such as ultrasonic, treating by means 6) Some physical methods, Such as ultrasonic, treating by means of several physical field techniques. .(of several physical field techniques. .(某些物理方法，如超声波，各某些物理方法，如超声波，各某些物理方法，如超声波

84、，各某些物理方法，如超声波，各种物理场处理等种物理场处理等种物理场处理等种物理场处理等) )。Interfacial design about MMCs金属基复合材料的界面设计金属基复合材料的界面设计n n为了得到性能优异且能满足各种使用要求的为了得到性能优异且能满足各种使用要求的为了得到性能优异且能满足各种使用要求的为了得到性能优异且能满足各种使用要求的MMCsMMCs，需要，需要，需要，需要有一个合适的界面，使增强体与基体之间具有良好的物理、有一个合适的界面，使增强体与基体之间具有良好的物理、有一个合适的界面，使增强体与基体之间具有良好的物理、有一个合适的界面，使增强体与基体之间具有良好的

85、物理、化学和力学上的相容性。为解决相容性问题，就必须对界化学和力学上的相容性。为解决相容性问题，就必须对界化学和力学上的相容性。为解决相容性问题，就必须对界化学和力学上的相容性。为解决相容性问题，就必须对界面进行设计，并采取相应的措施达到最终目的。设计的理面进行设计，并采取相应的措施达到最终目的。设计的理面进行设计，并采取相应的措施达到最终目的。设计的理面进行设计，并采取相应的措施达到最终目的。设计的理想界面应是从成分及性能上由增强体向基体逐步过渡的区想界面应是从成分及性能上由增强体向基体逐步过渡的区想界面应是从成分及性能上由增强体向基体逐步过渡的区想界面应是从成分及性能上由增强体向基体逐步过

86、渡的区域，它能提供域，它能提供域，它能提供域，它能提供R-MR-M之间适当的结合，以便有效传递载荷；之间适当的结合，以便有效传递载荷；之间适当的结合，以便有效传递载荷；之间适当的结合，以便有效传递载荷；它能有效阻碍它能有效阻碍它能有效阻碍它能有效阻碍R-MR-M之间过分的化学反应，不生成过量的有之间过分的化学反应，不生成过量的有之间过分的化学反应，不生成过量的有之间过分的化学反应，不生成过量的有害脆性化合物；过渡层与基体结合的外层应能被液态基体害脆性化合物；过渡层与基体结合的外层应能被液态基体害脆性化合物；过渡层与基体结合的外层应能被液态基体害脆性化合物；过渡层与基体结合的外层应能被液态基体很

87、好润湿，如增强体上的梯度涂层能够满足上述多种功能很好润湿，如增强体上的梯度涂层能够满足上述多种功能很好润湿，如增强体上的梯度涂层能够满足上述多种功能很好润湿，如增强体上的梯度涂层能够满足上述多种功能的要求。的要求。的要求。的要求。n n鉴于界面对于复合材料的重要性，近年来逐鉴于界面对于复合材料的重要性，近年来逐鉴于界面对于复合材料的重要性，近年来逐鉴于界面对于复合材料的重要性，近年来逐渐形成了一个专门的学科：复合材料界面科渐形成了一个专门的学科：复合材料界面科渐形成了一个专门的学科：复合材料界面科渐形成了一个专门的学科：复合材料界面科学与界面工程，其主要内容包括界面化学反学与界面工程，其主要内

88、容包括界面化学反学与界面工程，其主要内容包括界面化学反学与界面工程，其主要内容包括界面化学反应、界面润湿现象、界面吸附、界面电现象应、界面润湿现象、界面吸附、界面电现象应、界面润湿现象、界面吸附、界面电现象应、界面润湿现象、界面吸附、界面电现象以及界面作用理论、界面设计应遵循的原则、以及界面作用理论、界面设计应遵循的原则、以及界面作用理论、界面设计应遵循的原则、以及界面作用理论、界面设计应遵循的原则、分散相与连续相的表面性质、复合方式和加分散相与连续相的表面性质、复合方式和加分散相与连续相的表面性质、复合方式和加分散相与连续相的表面性质、复合方式和加工条件对界面形成的影响，界面改性技术、工条件

89、对界面形成的影响，界面改性技术、工条件对界面形成的影响，界面改性技术、工条件对界面形成的影响，界面改性技术、改性剂的作用，界面表征及界面参数的确定、改性剂的作用，界面表征及界面参数的确定、改性剂的作用，界面表征及界面参数的确定、改性剂的作用，界面表征及界面参数的确定、界面力学、界面结构与复合材料性能关系等。界面力学、界面结构与复合材料性能关系等。界面力学、界面结构与复合材料性能关系等。界面力学、界面结构与复合材料性能关系等。 hybrid reinforcementhybrid reinforcement particle-reinforced brake discsparticle-rein

90、forced brake discs Ex-situ methods, In situ methodsEx-situ methods, In situ methodsPowder metallurgical processesPowder metallurgical processesMelting metallurgical processesMelting metallurgical processesInfiltration, squeeze casting, Infiltration, squeeze casting, vacuum infiltration or pressure i

91、nfiltration;vacuum infiltration or pressure infiltration;reaction infiltration of fiber- or particle reaction infiltration of fiber- or particle preformspreformsThixocastingThixocasting, , rheocastingrheocasting, extrusion , forging, , extrusion , forging, compo-casting or melt stirringcompo-casting

92、 or melt stirringsolid-liquid reaction processvapor-liquid-solid reaction processSelf-propagating high-temperature synthesis (SHS)combustion wavecombustion wavethermodynamics and kineticsexothermic dispersion (XD) processreactive hot pressing (RHP)Combustion assisted cast (CAC)hybrid reinforcementhy

93、brid reinforcement 混杂增强混杂增强混杂增强混杂增强particle-reinforced brake discsparticle-reinforced brake discs Ex-situ methods, In situ methodsEx-situ methods, In situ methodsPowder metallurgical processesPowder metallurgical processesMelting metallurgical processesMelting metallurgical processesInfiltration, sq

94、ueeze casting, Infiltration, squeeze casting, vacuum infiltration or pressure infiltration;vacuum infiltration or pressure infiltration;reaction infiltration of fiber- or particle reaction infiltration of fiber- or particle preformpreformThixocastingThixocasting，RheocastingRheocasting， RheologyRheol

95、ogy，Squeeze casting, extrusion , forging, Squeeze casting, extrusion , forging, compo-casting , melt stirringcompo-casting , melt stirringsolid-liquid reaction processvapor-liquid-solid reaction processSelf-propagating high-temperature synthesis (SHS)combustion wavecombustion wavethermodynamics and

96、kineticsexothermic dispersion (XD) processreactive hot pressing (RHP)Combustion assisted cast (CAC)凝固凝固凝固凝固solidificationsolidification结晶结晶结晶结晶crystallizationcrystallization形核形核形核形核nucleationnucleation生长生长生长生长growthgrowth结晶温度间隔结晶温度间隔结晶温度间隔结晶温度间隔solidification temperature regionsolidification tempera

97、ture region溶质浓度溶质浓度溶质浓度溶质浓度 solute concentrationsolute concentration润湿润湿润湿润湿wettingwetting充型充型充型充型fillingfilling回熔回熔回熔回熔melting backmelting back凝固潜热凝固潜热凝固潜热凝固潜热solidification heat latentsolidification heat latent均质形核均质形核均质形核均质形核homogeneous nucleationhomogeneous nucleation异质形核异质形核异质形核异质形核heterogeneou

98、s nucleationheterogeneous nucleation形核基底形核基底形核基底形核基底nucleation substratenucleation substrate临界晶核半径临界晶核半径临界晶核半径临界晶核半径critical nucleus radiuscritical nucleus radius形核激活能形核激活能形核激活能形核激活能nucleation activation energynucleation activation energy孕育期孕育期孕育期孕育期inoculation periodinoculation period，inoculation t

99、imeinoculation time浓度起伏浓度起伏浓度起伏浓度起伏constitutional fluctuationconstitutional fluctuation结构起伏结构起伏结构起伏结构起伏structural fluctuationstructural fluctuation过冷度过冷度过冷度过冷度supercooingsupercooing, , undercoolingundercooling成分过冷成分过冷成分过冷成分过冷constitutional constitutional undercoolingundercooling生长速率生长速率生长速率生长速率growth rategrowth rate冷却速率冷却速率冷却速率冷却速率cooling ratecooling rate七律七律 无题无题 解惑方知学识浅，解惑方知学识浅， 传道更觉行路难。传道更觉行路难。 苦登书山七分爽，苦登书山七分爽， 乐游学海十度寒。乐游学海十度寒。 有心科研少资有心科研少资助，助， 无意授业多课无意授业多课烦。烦。 自诩自诩高洁园丁梦，高洁园丁梦， 桃李桃李芬芳待何年芬芳待何年? ?