Межфазное взаимодействие в ККМ

• Межфазное взаимодействие оказывает непосредственное влияние на формирование сильных или слабых связей между компонентами ККМ, что определяет его прочность, вязкость разрушения, термостойкость и другие свойства. Поэтому управление процессами межфазного взаимодействия является важным звеном в формировании свойств композита.

• При создании композиционных материалов руководствуются условиями совместимости композитов и стабильности поверхности раздела.

• Для получения ККМ с оптимальными свойствами межфазное взаимодействие должно быть ограничено, поскольку интенсивное взаимодействие приводит к ухудшению механических свойств композиционного материала.

• Химическое взаимодействие может происходить как при изготовлении композитов, так и при их высокотемпературной эксплуатации.

• Для того, чтобы композит обладал стабильными свойствами при повышенных температурах, его компоненты должны быть химически совместимы. Понятие химической совместимости включает понятие термодинамической и кинетической совместимости.

• Термодинамическая совместимость – способность матрицы и армирующих элементов находиться в состоянии термодинамического равновесия неограниченное время при температуре получения и эксплуатации.

• Кинетическая совместимость – способность композитов находиться в состоянии метастабильного равновесия, контролируемого такими факторами, как адсорбция, скорость диффузии, скорость химических реакций.

• Наряду с химической совместимостью при создании композита важно обеспечить механическую совместимость, т.е. соответствие упругих констант, коэффициентов термического расширения и показателей пластичности компонентов, позволяющих достигнуть прочности связи для передачи напряжений через границу.

• Большое влияние на межфазное взаимодействие оказывают размеры компонентов композита.

• На границе раздела между компонентами существуют различные типы связи:

• - механическая связь – осуществляется за счет трения;

• - связь при смачивании и растворении – реализуется благодаря силам поверхностного натяжения. Обычно смачивание сопровождается небольшим растворением композитов, реализуется при пропитке волокон расплавленной матрицей в отсутствие химической реакции;

• - реакционная связь - осуществляется при протекании химической реакции на границе раздела компонентов с образованием новых химических соединений;

• - обменно-реакционная связь – разновидность реакционной связи, когда общая химическая реакция происходит в несколько стадий, одна из которых контролирует скорость образования связи;

• - оксидная связь – разновидность реакционной связи, характерна для композитов, упрочненных волокнами или частицами из окислов;

• - смешанный тип связи возникает в композитах после разрушения оксидных пленок и начала химического или диффузионного взаимодействия.

• Если в композите реализуются первые два типа, то такой материал, как правило, структурно стабилен, и длительное пребывание при высоких температурах не приводит к существен-ному изменению его свойств. Если же компоненты композита взаимодействуют между собой по третьему типу, то эксплуатация экспозита при повышенных температурах вызывает существенные структурные изменения в нем, появление новых фаз, изменение свойств (охрупчивание, снижение прочности, изменение электро - и теплопроводности, коррозионной стой-кости и др.) Поэтому важно уметь управлять межфазным взаимодействием в композитах и тем самым влиять на их структурную стабильность.