慧聪涂料原料网讯:以环氧树脂胶粘剂为粘结剂，采用简单的常温模压方法，在5MPa下经常温固化制备了Al2O3/Al层状复合陶瓷材料，考察了环氧树脂和固化剂质量比为1∶0．7、1∶0．8、1∶0．9和1∶1．0时胶粘剂的粘结强度．结果显示:当环氧树脂和固化剂的质量比为1∶0．8时，胶粘剂的粘结强度最大;在粘结接头中间添加不同表面研磨处理的铝薄片后，当进行单向研磨时环氧树脂胶粘剂的粘结强度较大．层状复合材料的显微结构显示，该复合材料的层间结合紧密;力学性能测试表明，该复合材料的抗弯强度虽比氧化铝稍低，但断裂韧性和断裂功得到了较大的提高，这得益于裂纹扩展过程中形成的多裂纹特征．
李伟信、陆颖、谢明、贵殷、昊东饶、平根(华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州510640)
关键词:氧化铝;铝;层状复合材料;环氧树脂;模压
中图分类号:TQ174doi:10．3969/j．issn．1000-565X．2013．02．019
氧化铝陶瓷材料作为一种重要的结构材料，具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、耐磨损、强度高、硬度高等许多优异的性能，但其固有的脆性特征制约了其进一步发展和大规模工程应用．层状复合材料的出现为陶瓷的增韧提供了一条新的途径，在过去的30多年，层状复合材料得到了越来越多的关注［1-3］．目前，主要研究的陶瓷基层状复合材料体系有陶瓷/陶瓷［4-6］、陶瓷/金属［7-8］和陶瓷/有机复合材料［9-10］体系．各种体系在制备工艺、补强增韧机制、潜在使用范围等方面都具有较大的差异．陶瓷/陶瓷层状复合材料和陶瓷/金属层状复合材料通常采用预制层叠放成形［11］、干粉分层敷放成形［12］、基片涂覆浆成形［13-14］等方法成形，然后经热压烧结或放电等离子烧结制备，陶瓷/陶瓷层状复合材料主要通过引入弱结合层、层内应力等手段引起层间剥离、裂纹偏转、分支等来达到韧化效果;陶瓷/金属层状复合材料主要通过金属夹层的塑性变形引起裂纹在夹层界面钝化、捕获、桥连等，从而发生多裂纹断裂，提高层状复合材料的断裂韧性和断裂功．由于陶瓷/陶瓷层状复合材料和陶瓷/金属层状复合材料采用的材料通常都能承受较高的温度，而且通常在高温、高压等条件下制备，因而可在较高的温度下使用．陶瓷/有机复合材料体系由于引入了高分子材料作为夹层材料，因此不可能采用高温烧结的方法来制备，而是通过常温或者低温热处理使高分子材料固化而成，若在有机夹层中引入纤维或织物复合材料，则在层状复合材料断裂时会发生纤维断裂、纤维拔出，从而增大层状复合材料的断裂功．有机成分的使用也限制了其层状复合材料只能在常温或者较低温度范围内使用．
在前期工作中，笔者曾采用丝网印刷法在氧化铝基片上刷涂金属铝浆料，然后经叠层热处理制备了Al2O3/Al层状复合陶瓷材料，发现热处理后的夹层存在许多缺陷［13-14］;而采用氧化铝片和铝薄片交替叠层后热压制备的Al2O3/Al层状复合陶瓷材料夹层厚度较薄且不可控［15］．文中结合陶瓷材料、金属材料和有机树脂材料的各自特点，采用环氧树脂胶粘剂将氧化铝片和铝薄片逐层粘接，并通过常温模压方法，利用它们的协同作用制备了一种混合层状复合材料，同时对该层状复合材料的力学性能和显微结构进行了测试和分析．
1·实验
1．1实验材料
以环氧树脂胶粘剂为粘结剂，采用模压的方法制备了Al2O3/Al层状复合材料．基体材料氧化铝基片购自珠海粤科京华电子陶瓷有限公司，尺寸为70mm×60mm×0．635mm．铝薄片作为层状复合材料的延性夹层，厚度为0．1mm．氧化铝基片和铝薄片的具体规格参数详见文献［15］．环氧树脂双组分胶粘剂购自南宝树脂有限公司，主要成分为环氧树脂和聚酰胺固化剂．
为了选择合适的环氧树脂和固化剂比例，采用单搭接胶接接头的剪切强度测试作为表征的方法，分别进行了环氧树脂和固化剂质量比为1∶0．7、1∶0．8、1∶0．9和1∶1．0时胶粘剂的粘结强度测试，具体的测试方法见文献［13］．粘结接头的制备有两种形式:纯粹用胶粘剂将两片氧化铝搭接成接头和在接头内添加相同面积的铝薄片．为研究不同表面研磨处理对接头粘结强度的影响，将铝薄片分为未研磨处理、单向研磨处理和双向研磨处理3种情况．
1．2试样的制备和表征
将铝薄片用360#砂纸分别沿单方向和互相垂直的两个方向研磨以获得粗糙的表面，处理后置于蒸馏水中超声清洗15min．未研磨、双向研磨、单向研磨的粗糙度(Ra)分别为0．78、1．79和1．92μm．制备层状复合材料的具体步骤如下:①将环氧树脂胶粘剂按1∶0．8的树脂和固化剂质量比混合均匀，置于真空干燥箱中脱泡20min;②将配好的胶粘剂涂覆于氧化铝基片上，放置一层铝薄片后涂覆胶粘剂，然后再放置一层氧化铝基片，如此重复直至第7层氧化铝基片;③将步骤②中的叠层结构置于自制的模具中，在5MPa下模压2h;④撤去压力，脱模后的层状复合材料在空气中放置96h，待完全固化后用于测试．
