環(huán)氧板材料的多樣性決定了其設(shè)計(jì)方法的多樣性,其主要相合縣指材料的性能取決于材料-結(jié)構(gòu)”和“跨尺度閉環(huán)設(shè)計(jì)”等。“微結(jié)構(gòu)性能”一 體化西求“材料結(jié)構(gòu)”一體化設(shè)計(jì)理料的多尺度微結(jié)構(gòu)，通過對(duì)材料微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，,達(dá)到某種性能要求;

念是指在進(jìn)行宏觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),考慮材料的因素,從材料的多R度微結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到某種使用要求;“跨尺度閉環(huán)設(shè)計(jì)”理念是指根據(jù)某種使用要求，設(shè)計(jì)材料的多尺度微結(jié)構(gòu)及其制備工藝，并通過考核驗(yàn)證或優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。

在環(huán)氧板材料設(shè)計(jì)完成后，制備工藝原理就是制備性能優(yōu)異環(huán)氧板材料的基礎(chǔ)。環(huán)氧板材料制備工藝方法主要有液相法、氣相法和固相法。不同的工藝方法有不同的原理，本章將分別予以介紹。

環(huán)氧板材料設(shè)計(jì)過程都需包括環(huán)氧板材料的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。環(huán)氧板材料的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中界面設(shè)計(jì)占有重要地位，而宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要的是預(yù)制體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因而，本章主要介紹界面設(shè)計(jì)和預(yù)制體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

不同類型的環(huán)氧板材料對(duì)界面強(qiáng)度的要求不同。為了得到理想的環(huán)氧板材料，需重點(diǎn)對(duì)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)。不同類型的環(huán)氧板材料，所涉及的問題不同,其設(shè)計(jì)方法有所

一般,聚合物基環(huán)氧板材料要求強(qiáng)界面結(jié)合，而一般纖維與聚合物的結(jié)合性較差。因此,聚合物基環(huán)氧板材料的界面設(shè)計(jì)主要是增強(qiáng)界面反應(yīng)，提高基體與增強(qiáng)體的結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)于不同的纖維,可采用不同的方法。

對(duì)于玻璃纖維，一般采用偶聯(lián)劑涂層的方法對(duì)纖維表面進(jìn)行處理。偶聯(lián)劑的分子兩端通常含有兩種性質(zhì)不同的基團(tuán):-端的基團(tuán)能與纖維表面發(fā)生化學(xué)或物理作用;另一端的基團(tuán)則能和聚合物發(fā)生反應(yīng)，從而使纖維和基體能很好地偶聯(lián)起來，獲得良好的界面黏結(jié)強(qiáng)度，改善夏合材料性能。下面以有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑為例來說明玻璃纖維表面的處理過程。

環(huán)氧板材料通過界面將載荷從基體傳遞到增強(qiáng)體上，界面和基體能否有效傳遞載荷決定著環(huán)氧板材料的總體性能?；w模量不同導(dǎo)致環(huán)氧板材料對(duì)界面強(qiáng)度要求不同:聚合物基環(huán)氧板材料和金屬基環(huán)氧板材料-般要求強(qiáng)界面，而陶瓷基環(huán)氧板材料則一般要求弱界面?；w模量和界面強(qiáng)度共同影響環(huán)氧板材料的失效模式。因而,若想得到理想的失效模式，必須選擇適當(dāng)?shù)幕w模量和界面強(qiáng)度。

不同類型的環(huán)氧板材料有不同的強(qiáng)韌機(jī)制:對(duì)于聚合物基環(huán)氧板材料和金屬基環(huán)氧板材料,環(huán)氧板的目的主要是增強(qiáng)，可通過混，合法則解拜其增強(qiáng)機(jī)制:對(duì)于陶瓷基環(huán)氧板材料,環(huán)氧板的目的主要是增韌,其增韌機(jī)制為纖維脫黏和拔出。

本和陶瓷增強(qiáng)相組成，才料的性能影響很大。本章前述結(jié)構(gòu)對(duì)金屬基環(huán)氧板材中都具通過環(huán)氧板外加增強(qiáng)體及體積分?jǐn)?shù)，金屬基體/陶瓷增強(qiáng)相的界面結(jié)構(gòu)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)工藝此工藝方法中增強(qiáng)體與金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。

備或服役過程中發(fā)生化學(xué)屬基體潤濕性差;容易造成界面結(jié)合不良.或增強(qiáng)體與金福增強(qiáng)體表面已改性、合金元素改性或真空反應(yīng)，導(dǎo)致金屬基環(huán)氧板材料的性能下降。雖然過增強(qiáng)較復(fù)雜、成本較高。針對(duì)這些壓力輔助等方法緩解或解決這些問題，但組織控制制較困難、工藝問題，發(fā)展了原位自生成法。

原位自生成法是指增強(qiáng)體在金屬基環(huán)氧板材料的調(diào)析出，稱為定向凝固法;也可法。原位自生成法中增強(qiáng)體可以以共晶的方式從基體中定向凝固合材料相比，原位自生環(huán)氧板材以通過化學(xué)反應(yīng)生成，稱為反應(yīng)自生成法。與傳統(tǒng)外加增強(qiáng)體環(huán)氧板中增強(qiáng)體與基體相容性好，界面清潔.結(jié)合力強(qiáng)，且增強(qiáng)體尺寸體積分?jǐn)?shù)可以通過調(diào)整工藝

定向凝固法應(yīng)用于共晶(偏晶)合金體系,通過控制共晶合金凝固過程中的凝固方向,在基體中定向凝固析出排列整齊的類似纖維的條狀或片層狀共晶增強(qiáng)體，制備得到金屬基環(huán)氧板材料。常見的定向凝固法的原理示意圖如圖12-23所示。定向凝固法一般采用感應(yīng)線圈加熱，當(dāng)鑄型型殼被預(yù)熱到一定過熱溫度后澆人過熱的合金液,將鑄型以一定的速度向下拉出,經(jīng)過冷卻圈時(shí)得到一定的溫度梯度,形成定向凝固自生共晶環(huán)氧板材料，整個(gè)過程需要在真空或惰

定向凝固法的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要有兩個(gè):0凝固過程中固/液界面前沿液相中的溫度梯，322就界，面的推進(jìn)選度，即要固速皮通過控制不同的工藝參數(shù)，纖維狀共品的尺時(shí)可在1m雖數(shù)百微米之間變化，以及體積分?jǐn)?shù)可在百分之兒至百分之二之間變化。

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