環(huán)氧板復(fù)合材料的性能不僅取決于基體、增強(qiáng)體和它們形成的界面，還與復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在以往的復(fù)合材料研究中尚未涉及這一點。 隨著科技進(jìn)步，研究手段的改進(jìn)和人們對大自然認(rèn)識的進(jìn)一步深入， 人們發(fā)現(xiàn)大自然中存在著一些獨特的結(jié)構(gòu)，如蜂窩結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)、骨結(jié)構(gòu)等，不是簡單的復(fù)合結(jié)構(gòu)，而是一種 分級結(jié)構(gòu)。分級結(jié)構(gòu)(HierarchicalStructure)尚無統(tǒng)一的確切定 義，一 般是指不同尺度或不同形態(tài)的多相物質(zhì)相對有序排列所形成的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)常用于生物材料、高分子材料和陶瓷材料中，在金屬材料中應(yīng)用甚少。
1.分級結(jié)構(gòu)環(huán)氧板復(fù)合材料
眾所周知，環(huán)氧板材料具有較高脆性，因而限制了其應(yīng)用范圍，設(shè)想如能在陶瓷材料中構(gòu)建分級結(jié)構(gòu)，其韌性將顯著提高。研究表明該結(jié)構(gòu)的環(huán)氧板涂層韌性可通過不同尺度顯微組織的韌化，即細(xì)小顆粒中的剪切滑移和粗顆粒中的位錯復(fù)合增韌，使環(huán)氧板復(fù)合材料的韌性顯著提高。該種結(jié)構(gòu)還可在其他脆性材料中拓展應(yīng)用。
2.分級結(jié)構(gòu)環(huán)氧板

Liddicoat等人于2010年在“Nature"上報道了他們組建鋁合金分級結(jié)構(gòu)的研究成果，通過對固溶處理后的7075鋁合金高壓扭轉(zhuǎn)變形處理，合金晶粒納米化，溶質(zhì)原子在晶內(nèi)以納米簇出現(xiàn)，在晶界則以兩種不同幾何形態(tài)的納米節(jié)和納米線分布，形成了納米尺度的鋁合金分級結(jié)構(gòu)其力學(xué)性能幾乎倍增，并指出該種結(jié)構(gòu)是材料強(qiáng)化的重要途徑。認(rèn)為此時強(qiáng)化的主因有四個方面:①合金晶粒中高密度的位錯:②晶內(nèi)亞納米量級的溶質(zhì)原子族:③晶界兩種不同幾何形態(tài)的溶質(zhì)納米節(jié)和納米線:④合金品粒自身的納米化。
3.分級結(jié)構(gòu)鎂基環(huán)氧板復(fù)合材料
Meisam等人運(yùn)用球磨的方法，將外加的納米顆粒Al2O3球磨鑲?cè)胛⒚最w粒Al中制成微納米復(fù)相顆粒,再與鎂粉混合壓塊，微波燒結(jié)使微納米復(fù)相顆粒分布在鎂基體的晶界從而組建鎂基環(huán)氧板復(fù)合材料的分級結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)其屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和失效應(yīng)變分別提高了96%、80%和 147%。但該復(fù)相顆粒不是原位反應(yīng)產(chǎn)生，表面易被污染，在基體晶界分布不均勻，極易出現(xiàn)團(tuán)族現(xiàn)象, 分級結(jié)構(gòu)也不夠完整。若能使復(fù)相顆粒免受污染，并在基體晶界均勻分布，組建出理想的分級結(jié)構(gòu)，其增強(qiáng)效果將更佳。
4.分級結(jié)構(gòu)鋁基環(huán)氧板復(fù)合材料
鋁基環(huán)氧板復(fù)合材料中的分級結(jié)構(gòu)，一般由3種尺度相組建而成，增強(qiáng)體均采用B,C. Li等人將微米陶瓷顆粒B2C與超細(xì)鋁粉在液氮中球磨混合形成復(fù)合材料，再與粗顆粒5083A1粉混合，去氣、冷等靜壓成型和熱擠壓等工藝，形成由三種不同尺度相(超細(xì)晶粒相(UFG): 100 200m;粗晶粒相(CG): 1~2um; B4C 相: ~0.7um) 組建而成的分級結(jié)構(gòu)。

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