复合材料与橡胶、金属、聚合物材料研究显微镜

纤维复合材料的损伤与断裂
目前可供工程师选用的材料有50000多种。为了简单起见，将这些
材料分为六大类：金属、聚合物、弹性材料(合成橡胶)、陶瓷、玻璃与
复合材料。每一类材料的性能与特征有一些共同性。例如陶瓷有高的模
量，而聚合物的模量较低；金属有高的韧性，而玻璃是脆性的。合成橡
胶强度小，而复合材料则强。

物理学家对材料划分类别时，是根据原子组合的性质与原子结构的
规则性或不规则性区分的。原子之间的排列组合的牢固性与方向性决定
着材料的强度与刚度，并能决定材料基本的上限值，这对工程师是最重
要的。材料的韧性比较神秘，它与强度与刚度本身不是直接相关的，而
决定于材料中的固有缺陷或裂纹顶端所发生变形与断裂的局部细观事件
。脆性材料的增韧

一般有两类增韧机理。第一类包括在裂纹尾迹上沿裂纹面的工艺过
程(典型的是复合材料)。例如裂纹架桥即属于此类?；褂?，纤维在开裂
的基体中拔出，以及在用橡胶增韧的环氧中，橡胶粒子的拉长都是很好
的例子。这种增韧机理对裂纹顶端应力强度因子尺，和材料的局部裂纹
扩展阻力都有直接影响。

第二：类增韧方法是在工艺过程区内发生的，复合材料与橡胶增韧
聚苯乙烯中龟裂所出现的相变。这类增韧机理产生的韧性一般与过程区
的宽度成比例。如果联合使用上述两类增韧机理，效果就会倍增。

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