複合材料

在以SiC纖維強化的陶瓷基複合材料(CMC)中,於纖維與基材的界面設置氮化硼(BN)或熱解碳薄塗層的主要目的為下列何者?

  1. A使界面黏著達到最強,將從基材到纖維的負荷傳遞提高到最大,以纖維阻止裂縫
  2. B被覆作為燒結助劑,降低基材陶瓷的熔點,使其能在較低的溫度下燒結
  3. C使界面適度變弱,讓裂縫偏轉,藉由纖維的剝離與拉出吸收能量
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正確答案:C. 使界面適度變弱,讓裂縫偏轉,藉由纖維的剝離與拉出吸收能量

陶瓷基材很脆,因此受負荷時首先在基材中產生裂縫。界面太強時,這個裂縫會直接貫穿纖維前進,材料像陶瓷單體一樣一口氣破裂。設置 BN 或熱解碳這類層狀而容易滑動的塗層使界面適度變弱時,裂縫會沿界面偏轉,纖維一邊橋接裂縫兩側,一邊藉由剝離與拉出吸收大量能量。結果成為不會突然破壞的破壞方式,表觀韌性大幅提高。使界面黏著最強,是以樹脂為基材時想提高負荷傳遞的想法,在 CMC 中會造成反效果。塗層並不是為了降低燒結溫度。

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