陶瓷颗粒增强环氧树脂复合涂层的力学性能及断裂机理分析
先进陶瓷材料培训课件：结构陶瓷的力学性能、热学性能、抗热震性、陶瓷材料的断裂过程
的关系符合Hall-Petch关系式：
b ＝ o ＋kd-1/2
(1-6)
式中o为无限大单晶的强度，k为系数，d为晶粒直径。从
上式可以看出，细晶组织对提高材料的室温强度有利无害，而
晶界相的性质与厚度、晶粒形状对强度的影响则较为复杂。
温度 陶瓷材料的一个显著特点是高温强度比金属高很多。
当温度T<0.5Tm时，基本保持不变；当温度高于0.5Tm时，才出
高性能结构陶瓷是指具有高强度、高韧性、高硬度、耐 高温、耐磨损、耐腐蚀和化学稳定性好等优异性能的一类先 进的结构陶瓷，已逐步成为航天航空、新能源、电子信息、汽
车、冶金、化工等工业技术领域不可缺少的关键材料。
根据材料的化学组成，高性能结构陶瓷又可分为: 氧化物陶瓷（如Al2O3、ZrO2）、 氮化物陶瓷（如Si3N4、AlN）、 碳化物陶瓷（如SiC、TiC）、 硼化物陶瓷（如TiB2、ZrB2）、 硅化物陶瓷（如MoSi2） 及其他新型结构陶瓷（如Cf/SiC复合材料）。
1.2 高性能陶瓷的基本特性
陶瓷材料的特性主要由其化学键、晶体结构以及晶体缺陷 等决定。从晶体结构看，陶瓷材料的原子间结合力主要为离子 键、共价键或离子–共价混合键。这些化学键不仅结合强度高， 而且还具有方向性。
晶体缺陷（特别是线缺陷和位错）可以在晶体中运动，位 错沿最密排面、最密排方向运动所需的临界切应力很小。这种 位错的大量运动，使晶面产生明显的滑移现象，并产生宏观塑 性变形。
研究结果表明，陶瓷超塑性与金属超塑性的不同点如下： (1) 超塑性陶瓷的应变速率和应力之间既没有金属超塑性那 样的依赖关系，也无单一的 n 值。 (2) 当存在晶间玻璃相时，陶瓷的 n 值几乎随玻璃相增加而 减小；而超塑性金属的n值几乎随初始晶粒尺寸增大而减小。
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一类具有优良性能的新型材料，它不仅具有金属材料的优良导热性和导电性，还具有陶瓷材料的高硬度、耐磨性和耐腐蚀性，因此在航空航天、汽车、机械制造等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展，为该类材料的进一步研究和应用提供参考。
1. 粉末冶金法粉末冶金法是制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的常用方法之一。
选取合适的金属基体粉末和陶瓷颗粒进行混合，并添加适量的增强剂和成型剂进行混合压制，然后通过烧结、热压等工艺最终制备成复合材料。
粉末冶金法可以制备出具有较高密度和良好界面结合的复合材料，但制备工艺复杂、成本较高。
2. 溶液浸渗法溶液浸渗法是一种在金属基体表面形成陶瓷涂层的方法，通过浸渗、烧结等工艺将陶瓷颗粒固定在金属基体表面，形成陶瓷颗粒增强的金属基复合材料。
这种方法制备的复合材料具有优良的耐磨性和耐腐蚀性，但陶瓷颗粒与金属基体的结合强度较低。
1. 界面改性技术界面是陶瓷颗粒增强金属基复合材料中的关键问题，在材料的性能和稳定性方面起着至关重要的作用。
近年来，界面改性技术成为了该领域的研究热点之一，主要包括化学镀法、溶液法、电沉积法等，通过在界面上形成一层化学反应层或添加一层助熔金属来改善陶瓷颗粒与金属基体之间的结合强度，从而提高复合材料的性能。
2. 热处理工艺热处理工艺是影响陶瓷颗粒增强金属基复合材料性能的重要因素之一。
通过热处理工艺可以调控材料的组织结构和晶粒尺寸，进而影响材料的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性能。
研究表明，适当的热处理工艺可以明显提高复合材料的性能，成为目前研究的重点之一。
3. 新型复合材料随着纳米科技的发展，纳米陶瓷颗粒增强金属基复合材料成为了当前研究的热点之一。
纳米材料具有尺寸效应、表面效应和量子效应等特点，可以显著改善复合材料的力学性能和耐磨性能，因此备受关注。
除了纳米材料，纤维增强复合材料、层状复合材料等新型复合材料也在不断涌现，为陶瓷颗粒增强金属基复合材料的研究和应用带来了新的发展机遇。
陶瓷材料的应变率敏感性及其对力学性能的影响
陶瓷材料的应变率敏感性及其对力学性能的影响引言：陶瓷材料作为一种重要的结构材料，在工业和科学领域中扮演着重要的角色。
然而，陶瓷材料的脆性和易碎性限制了其在某些领域的应用。
为了改善陶瓷材料的力学性能，研究人员一直致力于寻找陶瓷材料的增韧机制。
其中，应变率敏感性是一个重要的研究方向，本文将探讨陶瓷材料的应变率敏感性及其对力学性能的影响。
一、应变率敏感性的定义和影响因素应变率敏感性是指材料的应变率对其力学性能的影响程度。
陶瓷材料的应变率敏感性主要受以下几个因素影响。
1. 晶体结构：陶瓷材料的晶体结构决定了其原子的排列方式和结构稳定性。
不同的晶体结构对应变率敏感性有不同的影响。
例如，具有面心立方结构的陶瓷材料通常具有较高的应变率敏感性，而具有体心立方结构的材料则相对较低。
2. 晶界和缺陷：晶界和缺陷对陶瓷材料的力学性能和应变率敏感性起着至关重要的作用。
晶界可以限制位错的运动，从而影响材料的塑性变形能力。
而缺陷如孔洞、裂纹等则会导致应力集中，增加材料的脆性。
3. 温度和应变速率：温度和应变速率也是影响陶瓷材料应变率敏感性的重要因素。
通常情况下，高温和高应变速率会使陶瓷材料的应变率敏感性增加，而低温和低应变速率则相对较低。
二、应变率敏感性对力学性能的影响应变率敏感性对陶瓷材料的力学性能有着重要的影响。
下面将从强度、韧性和断裂行为三个方面进行讨论。
1. 强度：应变率敏感性的增加通常会导致陶瓷材料的强度增加。
这是因为在高应变率下，材料的位错运动受到限制，使得材料更难发生塑性变形，从而增加了其抗拉强度和抗压强度。
2. 韧性：与强度相反，应变率敏感性的增加往往会降低陶瓷材料的韧性。
这是由于高应变率下，材料更容易发生脆性断裂，而难以发生塑性变形。
因此，虽然材料的强度增加，但其韧性却相对较低。
3. 断裂行为：应变率敏感性的变化也会影响陶瓷材料的断裂行为。
在低应变率下，材料通常会发生韧性断裂，即发生大范围的塑性变形和能量吸收。
陶瓷基复合材料的增韧机理
1.定义：陶瓷基复合材料是以陶 瓷为基体与各种纤维复合的一 类复合材料。
陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀 具、滑动构件、发陶动机制件、能源构件等。法国 已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列 车的制动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得满
意的使用效果。
3.晶须类：晶须是人工条件下制造出的细小 单晶，由于其具有细小组织结构，缺陷少， 具有很高的强度和模量。
4.陶瓷基复合材料的制备方法
传统制备方法： 1.冷压和烧结法 2.热压法 新的制备方法： 1.渗透法 2.直接氧化法 3.原位化学反应法 4.溶胶-凝胶法和热解法
5.陶瓷基复合材料的性能
现代陶瓷材料具有耐高温、耐磨损。耐 腐蚀及重量轻等许多优良的性能。
但是，陶瓷材料同时也具有致命的缺点， 即脆性，这一弱点正是目前陶瓷材料的 使用受到很大限制的主要原因
6.陶瓷基复合材料的增韧机理
1.颗粒增韧机理： 1）微裂纹增韧 影响第二相颗粒增韧效果的主要因素是基体与
第二相颗粒的弹性模量、热膨胀系数以及两相 的化学相容性。其中相容性是符合的前提，同 时保证具有合适的界面结合强度。弹性模量只 在材料受外力作用是产生微观应力再分布效应。 热膨胀系数失配在第二相颗粒及周围机体内部 产生残余应力场是陶瓷得到增韧的主要根源
4.金属丝：高强度高模量的钢丝、钨丝等。
5.片状物：主要是陶瓷薄片，，使复合材料 具有很高的韧性
3.陶瓷基复合材料的种类
1）按材料作用分： 结构陶瓷复合材料 功能陶瓷复合材料 2）按增强材料形态分类： 颗粒增强陶瓷复合材料 纤维增强陶瓷复合材料 片材增强陶瓷复合材料
按基体材料分类： 氧化物基陶瓷复合材料 非氧化物基陶瓷复合材料 微晶玻璃基陶瓷复合材料 碳/碳复合材料
陶瓷基复合材料增强机制机理
陶瓷基复合材料增强机制、机理的研究现状及展望陶瓷基复合材料（CMC），一般是指相变增韧、颗粒增韧陶瓷和纤维及晶须增韧陶瓷材料。
这是目前备受重视的新型耐高温结构材料。
本文将介绍陶瓷基复合材料这种新型复合材料的机理和研究现状及展望。
与常规材料和非陶瓷复合材料相比，陶瓷材料具有耐高温、抗腐蚀、超硬度抗氧化和抗烧结等优异性能。
作为高温结构材料，尤其作为航空航天飞行器需要承受极高温度的特殊部位结构用材料具有很大的潜力。
因此世界各国都把结构陶瓷看作是对未来工业革命有重大作用的高技术新材料而给以重点研究和发展并相继开展了陶瓷汽车发动机、柴油机和航空发动机等大规模高温陶瓷热机研究计划，出现了陶瓷热，然而，常规结构陶瓷还存在缺陷和问题，主要是材料的脆性，可靠性不高等，应用于现在科技领域还有许多问题急需研究解决。
陶瓷基复合材料引起人们关注的重要原因就在于他可以改善陶瓷基材料的力学性能，特别是脆性，因此陶瓷基复合材料的发展和研究将成为陶瓷大规模应用计划取得成功的关键。
陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。
陶瓷基复合材料是2O世纪8O年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。
其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。
连续纤维增强复合材料是以连续长纤维为增强材料，金属、陶瓷等为基体材料制备而成。
金属基复合材料是以陶瓷等为增强材料，金属、轻合金等为基体材料而制备的。
从20世纪60年代起各国都相继对金属基复合材料开展了大量的研究，因其具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点而被应用于航天航空及汽车工业。
什么是陶瓷涂层的增韧其方法有哪些？
什么是陶瓷涂层的增韧其方法有哪些？引言陶瓷涂层是一种常用于增强材料表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性的技术。
然而，由于其脆性，陶瓷涂层容易出现开裂和断裂的问题。
为了解决这个问题，人们提出了多种方法来增强陶瓷涂层的韧性和耐久性。
本文将介绍陶瓷涂层的增韧和一些常见的增韧方法。
什么是陶瓷涂层的增韧？陶瓷涂层是一种由陶瓷材料制成的薄膜，常用于增强材料表面的硬度和耐磨性。
然而，由于陶瓷材料本身的脆性，陶瓷涂层在受到外力作用时容易出现开裂和断裂的问题。
增韧是指通过改变陶瓷涂层的结构和组成，使其具备更好的韧性和耐久性。
增韧方法1. 网状增韧网状结构可以在陶瓷涂层中引入一定量的缺陷，使其具备更好的韧性。
通过在涂层中添加纳米颗粒或纳米纤维，可以形成网状结构，有效增加陶瓷涂层的延展性和抗裂性能。
此外，还可以通过控制陶瓷涂层的厚度和颗粒分布来调节网状结构的特性。
2. 复合增韧复合增韧是指在陶瓷涂层中引入其他材料，如金属或聚合物，以改善其韧性。
通过在涂层中添加金属或聚合物颗粒，可以形成复合结构，提高陶瓷涂层的韧性和耐久性。
此外，还可以通过表面处理或界面改性来提高复合增韧效果。
3. 化学增韧化学增韧是通过改变陶瓷涂层材料的组成和结构来提高其韧性。
例如，可以引入微观结构的特定阻尼或缺陷，从而促进裂纹的扩展和分散。
此外，还可以通过调节烧结温度、添加特定的化学物质或改变热处理方式来实现化学增韧。
4. 结构增韧结构增韧是指通过改变陶瓷涂层的结构来增强其韧性。
通过调节烧结工艺参数、改变晶体结构和晶界结构，可以提高陶瓷涂层的韧性和耐久性。
此外，还可以通过添加增韧相、增加晶粒尺寸和调控晶界结构等方法来改善结构增韧效果。
结论陶瓷涂层的增韧是为了解决其脆性问题而引入的一系列方法。
通过网状增韧、复合增韧、化学增韧和结构增韧等方法，可以增加陶瓷涂层的韧性和耐久性。
在使用陶瓷涂层时，应根据具体需求选择合适的增韧方法，以提高涂层的使用寿命和性能。
以上就是陶瓷涂层的增韧及其方法的介绍，希望对您有所帮助。
陶瓷颗粒对高铬铸铁基复合材料的组织与耐磨性能的影响
陶瓷颗粒对高铬铸铁基复合材料的组织与耐磨性能的影响* Effect of Ceramic Particle on Structure and Wear Resistance of High Chromium Cast IronMatrix Composites广州有色金属研究院金属加工与成型技术研究所 郑开宏 王 娟 徐 静 王海艳西安交通大学金属材料强度国家重点实验室 高义民[摘要] 用重力铸造的方法制备了不同粒径（20~30目，20~12目，8~12目）陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。
分析了复合材料宏观、微观组织，复合层铸渗良好，无缩孔、裂纹等缺陷，复合材料三体磨损性能表明：粒径为8~12目的复合材料耐磨性能最佳。
关键词：复合材料陶瓷颗粒高铬铸铁三体磨损[ABSTRACT]High chromium cast iron matrix composites reinforced with different ceramic particles (20~30 mesh, 20~12 mesh, 8~12 mesh) were fabricated by gravity casting. The macrotructure and microstructure of the composites were investigated. The casting infiltration property of the composite layer is excellent, and there are no defects such as shrinkage vavity, crack and so on. The results of the three-body abrasive resistance tests show that the wear resistance of the composites with the particle di-ameter (8~12 mesh) is optimal.Keywords: Composites Ceramic particles High chromium cast iron Three-body abrasive resistance高铬铸铁由于其优异的耐磨性能，在水泥、电力、矿山等行业广泛应用于磨辊、衬板、板锤等耐磨部件，但在高硬质磨料、高冲击等恶劣的三体磨损工矿下，耐磨件迅速失效，其仍不能满足用户的要求。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料的复合机理、制备、生产、应用及发展前景摘要：材料是科学技术发展的基础，材料的发展可以推动科学技术的发展，材料主要有金属材料、聚合物材料、无机非金属材料和复合材料四大类。
其中复合材料是是最新发展地来的一大类，发展非常迅速。
最早出现的是宏观复合材料，它复合的组元是肉眼可以看见的，比如混凝土。
随后发展起来的是微观复合材料，它的组元肉眼看不见。
由于复合材料各方面优异的性能，因此得到了广泛的应用。
复合材料对航空、航天事业的影响尤为显著，可以说如果没有复合材料的诞生，就没有今天的飞机、火箭和宇宙飞船等高科技产品。
本文从纤维增强陶瓷基复合材料C f/SiC入手，综述了陶瓷基复合材料（ceramic matrix composite，CMC）的特殊使用性能、界面增韧机理、制备工艺作了较全面的介绍，并对CMC的的研究现状、未来发展进行了展望。
正文1、陶瓷基复合材料的定义与特性陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料(CMC)由于具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，是制造推重比10 以上航空发动机的理想耐高温结构材料。
一方面，它克服了单一陶瓷材料脆性断裂的缺点，提高了材料的断裂韧性；另一方面，它保持了陶瓷基体耐高温、低膨胀、低密度、热稳定性好的优点。
陶瓷基复合材料的最高使用温度可达1650℃，而密度只有高温合金的70％。
因此，近几十年来，陶瓷基复合材料的研究有了较快发展。
目前CMC 正在航空发动机的高温段的少数零件上作评定性试用。
ZrO2增强聚合物先驱体SiCNO_复合陶瓷的制备和力学性能
第 4 期第 34-42 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.34-42第 52 卷2024 年 4 月ZrO 2增强聚合物先驱体SiCNO 复合陶瓷的制备和力学性能Preparation and mechanical properties of ZrO 2-reinforced polymer -derived SiCNOcomposite ceramics费轩，余煜玺*，严远高，魏永金，赵刚，黄柳英*（厦门大学 材料学院 福建省特种先进材料重点实验室，福建 厦门 361005）FEI Xuan ，YU Yuxi *，YAN Yuangao ，WEI Yongjin ，ZHAO Gang ，HUANG Liuying *（Fujian Key Laboratory of Advanced Materials ，College of Materials ，Xiamen University ，Xiamen 361005，Fujian ，China ）摘要：聚合物先驱体陶瓷（polymer -derived ceramics ，PDCs ）技术具有制造简单、成分可调等优点，为制备新型陶瓷提供了有效途径。
然而，由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷，先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO 陶瓷（PDCs -SiCNO 陶瓷）的力学性能较差。
为解决上述问题，通过向陶瓷基体添加第二相（颗粒强化）来实现增强先驱体陶瓷。
对聚乙烯基硅氮烷（PVSZ ）和ZrO 2进行先球磨后热解，制备ZrO 2颗粒增强PDCs -SiCNO 复合陶瓷（PDCs -SiCNO -ZrO 2），研究PDCs -SiCNO -ZrO 2复合陶瓷的结构和力学性能。
结果表明：引入的ZrO 2填料作为增强体嵌入SiCNO 陶瓷基体中，不仅能有效降低线收缩率，还能大幅提高PDCs -SiCNO -ZrO 2复合陶瓷的力学性能。
陶瓷基复合材料综述
陶瓷基复合材料综述报告Z09016124 王帅摘要：综述了陶瓷基复合材料增强体的种类陶瓷基复合材料界面和界面的增韧，并且介绍了陶瓷基复合材料的复合新技术以及发展动态关键词：陶瓷基增强体强韧1陶瓷基复合材料增强体复合材料中的增强体，按几何形状划分，有颗粒状（简称零维）、纤维状（简称一维）、薄片状（简称二维）和由纤维编织的三维立体结构。
按属性划分，有无机增强体和有机增强体，其中有合成材料也有天然材料，复合材料最主要的增强体是纤维状的。
复合材料中常见的纤维状增强体有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和金属纤维等。
它们有连续的长纤维、定长纤维、短纤维和晶须之分。
玻璃纤维有许多品种，它是树脂基复合材料最常用的增强体，由玻璃纤维增强的复合材料是现代复合材料的代表，但是，由于它的模量偏低，而且使用温度不高，通常它不属于高级复合材料增强体。
2.1陶瓷基复合材料的界面陶瓷基复合材料作为新一代高性能耐高温结构材料,在航空航天领域具有广阔的应用前景。
然而,由于其固有的脆性,陶瓷材料在外载作用下极易发生脆性断裂。
为了改善材料的韧性,不仅要使用高强纤维,还需要在纤维与基体之间增加界面相,从而引入裂纹桥联、裂纹偏转、纤维脱粘滑移等增韧机制。
纤维与基体之间的热解碳界面层对于陶瓷基复合材料是至关重要的。
大量拉伸试验均表明,强界面材料模量高而强度低,断裂应变较小,断口整齐;弱界面材料模量低而强度高,断裂应变较大,纤维拔出较长,可见,界面可以起到增强和增韧的效果,这得益于弱界面的脱粘作用。
界面脱粘可以减缓纤维应力集中,偏转基体裂纹扩展路径,避免裂纹沿某一横截面扩展,并阻止应力和能量在材料局部集中,使得材料韧性增加,不发生灾难性破坏。
然而,基体裂纹的扩展也具有一定的随机性,与材料的初始缺陷有关。
基体裂纹的连通会导致裂纹发生失稳扩展,最终造成材料的断裂失效。
界面对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响在20世纪就是研究热点,因此,这方面的文献报道较多,但主要成果是基于统计强度理论和剪滞理论建立起来的细观力学模型,其中包括模量和强度的计算模型。
颗粒弥散补强增韧
弥散补强增韧的类型
在纳米复合陶瓷中, 纳米粒子以两种方式存在, 一是分布在基质的 晶界即所谓 晶界型或晶间型; 二是分布在基质晶粒内部, 即所谓晶内型 或 内晶型 。
其中内晶型是纳米复合陶瓷的结构特征, 但两种结构共存又成为 这种材料的共性, 因为制备出单纯的 晶间型或内晶型的纳米复合陶 瓷十分困难。基于此点, 对相的韧化效果应当从纳米粒子在基体中的 存在方式入手。 纳米粒子在基体中的存在方式和金属中的第二相粒子相同，不 过金属中的是析出第二相粒子，纳米复合陶瓷是外加进去的第二相。
內晶型
晶间型
混合型
內晶型增韧机理
微米级陶瓷基体中引入纳米相能显著改善材料的力学性能, 其强韧 化机制主要是由于内晶型结构的形成。 纳米相引入微米级基体中, 造成纳米相在基体中的分布有不同的特 点, 即一部分纳米颗粒位于晶界处, 另一部分纳米颗粒分布在微米晶内 部, 形成 内晶型结构。内晶型结构之所以形成, 其原因是纳米颗粒与基 体颗粒之间存在数量级的差异, 导致在一定温度下基体颗粒总是以纳 米颗粒为核发生致密化而将纳米颗粒包裹在基体颗粒内部, 形成内晶 型结构。这样, 材料结构中既有主晶界又有次晶界。在二者的共同作 用下, 材料的力学性能得到了改善。
不少学者认为“内晶型”纳米相是韧化主因, 认为纳米复合陶瓷韧性的提 高主要是通过“内晶型”结构的以下效应而发挥作用:
1) 内晶型结构导致 纳米化效应。纳米粒子进入微米级基质颗粒之后, 在基体 晶粒内部产生大量次界面和微裂纹, 引起基体颗粒的潜在分化, 相当于组织的再细 化, 使得主晶界的作用被削弱。 2) 诱发穿晶断裂。由于纳米化效应使晶粒内部产生微裂纹, 当纳米粒子与基 质晶粒的热膨胀系数失配和弹性失配造成纳米相周围产生局部拉应力时, 就会引
陶瓷颗粒增强铝基复合材料制备工艺研究进展
3、界面强化：陶瓷颗粒和铝基体之间的界面可以有效地限制裂纹的扩展， 提高材料的韧性。此外，合适的界面厚度和化学组成可以实现陶瓷颗粒和铝基体 的相容性，从而提高复合材料的综合性能。
参考内容
陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种具有优异性能的材料，其结合了陶瓷颗 粒的高强度和金属的优良塑性，受到了广泛的研究。本次演示将介绍陶瓷颗粒增 强金属基复合材料的研究进展，包括研究现状、研究方法、研究成果和不足等方 面。
制备工艺
陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备工艺主要包括以下步骤： 1、原材料选择：根据需求选择合适的陶瓷颗粒和铝基体原材料。
2、混制工艺：将陶瓷颗粒和铝基体原材料混合均匀，以实现颗粒在铝基体 中的均匀分布。
3、成型工艺：将混合均匀的原材料通过一定手段成型为所需形状，如注射 成型、压铸成型等。
4、热处理工艺：在一定温度和时间内对成型后的复合材料进行热处理，以 实现材料的高性能化。
4、热处理工艺：在一定温度和 时间内对成型后的复合材料进行 热处理
1、位错强化：陶瓷颗粒在铝基体中均匀分布时，会阻碍铝基体中位错的运 动，从而提高复合材料的强度和硬度。
2、弥散强化：陶瓷颗粒在铝基体中作为第二相粒子，可以阻碍位错运动， 提高材料的硬度。同时，陶瓷颗粒还可以有效地降低残余应力，提高材料的可靠 性。
参考内容二
粉末冶金技术由于其独特的优势，已成为制备颗粒增强铝基复合材料的重要 方法。通过选择合适的原材料、制备工艺和固结方式，可以显著提高铝基复合材 料的性能。本次演示将详细介绍粉末冶金颗粒增强铝基复合材料的制备及研究进 展。
一、粉末冶金颗粒增强铝基复合 材料的研究背景和意义
随着科技的不断进步，铝基复合材料因其轻质、高强、耐腐蚀等优点而在众 多领域得到广泛应用。其中，粉末冶金技术作为一种制备颗粒增强铝基复合材料 的有效手段，在提高材料性能、降低成本等方面具有显著优势。然而，粉末冶金 颗粒增强铝基复
复合材料的力学性能
提高复合材料损伤容限与断裂韧性的途径
• 材料选择与优化：选择具有优异力学性能和耐腐蚀性能的材料，优化材料的组 成和结构，可以提高复合材料的损伤容限和断裂韧性。
• 增强相与基体的匹配：增强相与基体之间的界面粘结力和相容性对复合材料的 性能具有重要影响。通过改善增强相与基体之间的匹配关系，可以提高复合材 料的损伤容限和断裂韧性。
04
因此，在选择和应用复合材料时，需要考虑环境因素对其力学性能的 影响。
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复合材料的疲劳性能
疲劳失效的机理
疲劳失效是指复合材料在循环载荷作用 下，经过一段时间后发生的断裂现象。
疲劳失效通常是由材料内部的微裂纹萌 疲劳失效的机理包括应力集中、裂纹扩
生、扩展和连接导致的。
展和界面脱粘等。
疲劳性能的测试与表征
损伤容限与断裂韧性
损伤容限：材料在受到损伤后 仍能保持其使用性能的能力。
断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展 的能力。
复合材料的损伤容限和断裂韧 性取决于增强相的分布、大小 和形状，以及基体与增强相之 间的界面粘结强度。
通过优化复合材料的结构设计 ，可以提高其损伤容限和断裂 韧性，从而提高其整体性能和 使用寿命。
这种降低主要是由于基体的热 膨胀和热塑性变形引起的，因 为基体的热膨胀系数通常高于 纤维。
在高温环境下，复合材料的弹 性模量可能会大幅度降低，这 对其在高温环境下的应用产生 不利影响。
04
复合材料的强度与韧性
纤维增强复合材料的强度与韧性
1
纤维增强复合材料的强度和韧性主要取决于纤维 和基体的性质，以及纤维在基体中的分布和排列。
下降。
选择适当的基体材料和配方，以 及优化基体与纤维的界面粘结， 可以提高复合材料的强度和韧性。
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展1. 引言1.1 研究背景陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有很高的比强度和模量，同时具备优异的耐磨性和耐腐蚀性，因此在航空航天、汽车制造、机械设备等领域具有广泛的应用前景。
当前对于陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法、性能调控及增强机制的研究还存在不足，需要进一步深入探讨。
本文旨在综述陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展，探讨不同陶瓷颗粒种类的选择与设计、增强机制和性能表现，为该领域的研究提供参考，并指出存在的问题和未来的发展方向。
1.2 研究目的陶瓷颗粒增强金属基复合材料在材料学领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
本文旨在深入探讨陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展，为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
1. 系统总结已有的陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法，包括传统的混炼法、粉末冶金法、溶液浸渍法等，以及近年来新兴的电沉积、化学还原等制备方法，并对比它们的优缺点和适用范围。
2. 探讨不同陶瓷颗粒种类对金属基复合材料性能的影响，并分析其选择与设计的原则，为制备高性能复合材料提供指导。
3. 深入分析陶瓷颗粒在金属基复合材料中的增强机制，包括硬度增强、强度增强、断裂韧性增强等方面的作用机制，为进一步优化材料性能提供理论依据。
4. 评价陶瓷颗粒增强金属基复合材料的性能，包括力学性能、耐腐蚀性能、热稳定性等方面的表现，为实际工程应用提供参考依据。
研究目的明确，将有助于加深对陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及性能研究的理解，为未来的研究工作奠定基础。
2. 正文2.1 陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法与排版等。
感谢理解！陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法是一项关键技术，直接影响着复合材料的性能。
通常的制备方法包括粉末冶金法、热等静压法、激光熔覆法等。
粉末冶金法是一种常用的制备方法，首先将金属粉末和陶瓷颗粒按一定比例混合，并通过球磨机进行混合和研磨，然后通过压制和烧结使其致密化，最终得到复合材料。
陶瓷材料的强化和增韧
二、材料的强化
（2）细晶强化 晶界强化现象
左图为仅由两个晶粒构成的试样，在经过拉伸 变形后会出现明显的“竹节”现象，即试样在 远离夹头和晶粒中部出现明显的颈缩，而在晶 界附近则难以变形。
由于晶界附近为两晶粒晶格位向的过渡之处， 原子排列紊乱；
晶界处的杂质原子较多，增大了晶格畸变； 因而位错在晶界附近的滑移阻力大，故难以 发生变形。
三.陶瓷材料的增韧
最原始的增韧方法—层状增韧
一枝易折弯,几枝竹断节难
层状结构复合陶瓷模型和独石结 构陶瓷模型的载荷--位移曲线
三.陶瓷材料的增韧
思考： 陶瓷断裂的主要原因？
陶瓷的断裂主要是由于裂纹扩展导致的，那么如何阻止
裂纹扩展呢？
① 分散裂纹尖端应力； ② 消耗裂纹扩展的能量，增大裂纹扩展所需克服的能垒； ③ 转换裂纹扩展的能量。
金属强化方法
形变硬化 合金强化 细晶强化 化学强化 沉淀强化。。。
二、材料的强化
（1）形变硬化 金属材料大量形变以后强度会提高。
举例1：高强度冷拔钢丝，它是工业上强度最高的钢铁制 品，抗拉强度可以达到4000MPa, 这就是用强烈冷变形的方 法取得的。 举例2：下图为冷变形对工业纯铜性能的影响，随变形量 增大，铜的屈服强度与抗拉强度提高，而塑性下降。
（3）固溶强化 应 力 固溶体 纯金属
合金的应变强 化能力比纯金 属要高，Why?
应变
位错机理：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位 错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与 硬度增加。
二、材料的强化
（3）固溶强化
① 因溶剂和溶质原子的尺寸差异而在固溶体内引起的弹性应力场。 它除了增加位错运动的摩擦阻力外，在“稀”的固溶体中突出地表现 在对位错的钉扎作用上。 ② 由于溶质原子的溶入，合金的弹性模量会发生变化，特别是在位 错的周围形成原子气团之后，弹性常数的变化使位错应力场也发生变 化，从而会引起位错和溶质原子间更大的交互作用能； ③ 电子浓度因素：电子对应力场同样是敏感的。在有弹性应力场的 晶体缺陷区域电子会较多地集中到张应力地段，这样就产生了电偶极
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展
陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的新型材料。
它通过在金属基体中添加陶瓷颗粒来增强材料的硬度、强度和耐磨性，同时保持金属基体的良好导电性和导热性能。
本文将介绍陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法以及在研究中取得的一些进展。
制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的方法主要有粉末冶金法、溶液浸渗法、电沉积法、电子束熔化沉积法等。
其中粉末冶金法是最常用的制备方法之一。
该方法将金属粉末和陶瓷颗粒混合后进行压制成型，再通过烧结或熔化处理将其获得一定形状的复合材料。
溶液浸渗法是将金属基体浸渍在含有陶瓷颗粒的溶液中，通过溶液中陶瓷颗粒的沉淀在金属基体上形成复合材料。
电沉积法是在金属基体表面通过电极或电解质中的陶瓷颗粒进行沉积。
电子束熔化沉积法是将金属粉末和陶瓷粉末进行混合后，通过电子束熔化沉积在金属基体上形成复合材料。
以上方法各有优劣，研究人员可以根据需要选择适合的方法进行制备。
陶瓷颗粒增强金属基复合材料在材料科学领域中有着广泛的应用。
钛基复合材料在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域中有着重要的应用，陶瓷颗粒的添加可以提高材料的硬度和强度，增加材料的耐磨性和耐腐蚀性。
陶瓷颗粒增强金属基复合材料还可以用于制备高温结构材料，例如钨铁合金和钨铜合金等。
在陶瓷颗粒增强金属基复合材料的研究中，主要关注材料的成分设计、制备工艺和性能表征等方面。
研究人员通过优化金属基体和陶瓷颗粒的配比、粒度和分布等参数来调控材料的力学性能和热物理性能。
研究人员还对材料的界面结构和界面相互作用进行了深入的研究，以提高材料的界面连接强度和阻尼性能。
通过这些研究工作，陶瓷颗粒增强金属基复合材料的性能得到了显著的改善，为其在工程实践中的应用提供了有力支持。
陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有广泛的应用前景，其制备方法和研究进展一直是材料科学领域的研究热点。
随着研究工作的不断深入，相信陶瓷颗粒增强金属基复合材料将在各个领域中展现出更大的潜力和价值。
陶瓷增韧的主要方法及原理
陶瓷增韧的主要方法及原理一、引言陶瓷是一种脆性材料，易于断裂。
为了增强其韧性，人们采用了多种方法进行改良。
本文将介绍陶瓷增韧的主要方法及原理。
二、陶瓷增韧的方法1. 颗粒增韧法颗粒增韧法是通过在陶瓷基体中添加颗粒来增强其韧性。
这些颗粒可以是金属、氧化物或碳化物等，它们与基体之间形成界面，能够吸收裂纹扩展时产生的应变能，并阻止裂纹扩展。
此外，颗粒还可以提高材料的耐磨性和抗腐蚀性。
2. 界面改性法界面改性法是通过在陶瓷基体与填充物之间形成高强度的化学键或物理键来增强其韧性。
这些填充物可以是纤维、颗粒或片层等，它们与基体之间形成界面，在受力时能够吸收应变能并阻止裂纹扩展。
3. 晶界工程法晶界工程法是通过控制晶界结构和组成来调控陶瓷的韧性。
晶界是不同晶粒之间的界面，其结构和组成对材料的力学性能有重要影响。
通过控制晶界的取向、密度和化学成分等，可以增强陶瓷的韧性。
4. 段隙复合法段隙复合法是通过在陶瓷基体中引入微观孔隙来增强其韧性。
这些孔隙可以是球形、板状或纤维状等，它们与基体之间形成界面，在受力时能够吸收应变能并阻止裂纹扩展。
5. 热处理法热处理法是通过改变陶瓷的组织结构和物理性质来增强其韧性。
常用的方法包括高温固相反应、快速冷却和退火等。
这些方法可以使陶瓷中形成微观结构，从而提高其韧性。
三、陶瓷增韧的原理1. 裂纹阻挡机制颗粒增韧法、界面改性法和段隙复合法都利用了裂纹阻挡机制来增强陶瓷的韧性。
当裂纹遇到填充物或孔隙时，会发生偏转、分支或停止，从而消耗裂纹扩展时产生的应变能，阻止裂纹继续扩展，提高材料的韧性。
2. 晶界阻挡机制晶界工程法利用了晶界阻挡机制来增强陶瓷的韧性。
当裂纹遇到晶界时，会发生偏转、分支或停止，从而消耗裂纹扩展时产生的应变能，阻止裂纹继续扩展，提高材料的韧性。
3. 相变机制热处理法利用了相变机制来增强陶瓷的韧性。
在高温下进行固相反应或快速冷却可以使陶瓷中形成微观结构，从而改变其物理性质和组织结构。
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陶瓷颗粒增强环氧树脂复合涂层的力学性能及断裂机理分析王莉容;吴燕明;陈小明;伏利;毛鹏展;周夏凉【摘要】采用不同含量的Al2O3、ZrO2、SiC、WC这4种陶瓷颗粒分别制备了陶瓷颗粒增强环氧树脂涂层(陶瓷/环氧复合涂层),测试了所制涂层的洛氏硬度与结合强度.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察拉伸试验后涂层断裂面的形貌,探讨了涂层的断裂失效方式和断裂机理.结果表明,4种陶瓷/环氧复合涂层的洛氏硬度均较纯环氧涂层高,达到77～107 HR,呈现WC涂层＞Al2O3涂层＞ ZrO2涂层＞SiC涂层的趋势.除了陶瓷颗粒本身的硬度,其与环氧树脂的相容性对涂层洛氏硬度的影响很大.适当的陶瓷颗粒加入量能提高涂层的结合强度,加入过多反而使结合力下降.涂层的气泡或孔隙等薄弱部位作为断裂源,在外应力的作用下形成宏观裂纹,裂纹沿着薄弱区域扩展并发生偏转,最终导致涂层的断裂脱落.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2015(034)022【总页数】5页(P1288-1292)【关键词】陶瓷;环氧树脂;复合涂层;硬度;结合强度;断裂机理【作者】王莉容;吴燕明;陈小明;伏利;毛鹏展;周夏凉【作者单位】水利部杭州机械设计研究所,浙江杭州 310012;水利机械及其再制造技术浙江省工程实验室,浙江杭州 310012;水利部产品质量标准研究所,浙江杭州310012;水利部杭州机械设计研究所,浙江杭州 310012;水利机械及其再制造技术浙江省工程实验室,浙江杭州 310012;水利部产品质量标准研究所,浙江杭州310012;水利部杭州机械设计研究所,浙江杭州 310012;水利机械及其再制造技术浙江省工程实验室,浙江杭州 310012;水利部产品质量标准研究所,浙江杭州310012;水利部杭州机械设计研究所,浙江杭州 310012;水利机械及其再制造技术浙江省工程实验室,浙江杭州 310012;水利部杭州机械设计研究所,浙江杭州310012;水利部杭州机械设计研究所,浙江杭州 310012【正文语种】中文【中图分类】TQ63First-author’s address:Hangzhou Mechanical Design Research Institute, Ministry of Water Resources, Hangzhou 310012, China陶瓷颗粒增强环氧树脂复合涂层具有收缩率低、机械强度高、抗蠕变、耐腐蚀等优异的性能，因此被广泛用于冲蚀磨损防护、胶粘剂、复合材料等方面[1]。
近年来，国内外一些研究者将陶瓷增强环氧涂层应用在水轮机、泥浆泵、过流泵、输煤管道、粉选机衬板等部件上[2-3]，均取得了较好的使用效果。
董柳杉等[4]用改性纳米SiO2增强环氧树脂基体，通过优化配方，制备出耐高温胶粘剂，在经过1 000 °C高温处理后，其剪切强度达到9.68 MPa；陈立贵[5]用二硫化钼、氧化铝及SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)作为填料来改善环氧树脂的性能，通过表面硬度和附着力来表征耐磨涂层的性能，发现当填料含量为60%时，涂层表面硬度最好，且耐磨性和附着力也较好。
目前对陶瓷增强环氧树脂涂层的研究有很多[6-9]，但主要集中在配方及工艺的优化和涂层硬度、结合强度、耐磨、耐蚀等性能的提升，关于涂层断裂机理方面的研究却很少，而在实际使用时，涂层在应力作用下发生断裂是其主要失效形式，因此有必要进一步研究断裂机理，以利于其在耐磨防腐等领域内的推广和应用。
本文选用Al2O3、ZrO2、SiC、WC 这4种陶瓷颗粒增强环氧基涂层(即制备陶瓷/环氧复合涂层)，表征了它们的洛氏硬度、微观组织结构等，并用微机控制电子万能试验机对涂层进行拉伸试验，测试其拉伸结合强度，观察陶瓷颗粒分布情况及涂层与基体断裂部位的微观形貌，探讨了涂层在拉应力作用下的断裂失效机理。
1. 1 原料α-Al2O3(纯度99.99%，粒径0.2 ～1.0 μm)、ZrO2(纯度99.99%，粒径0.5 ～2.0 μm)、SiC(纯度99%，粒径0.5 ～0.7 μm)、WC(纯度99.9%，粒径≤1.0μm)，均由上海晶纯生化科技公司提供。
E-51双酚A型环氧树脂(环氧值0.48 ～0.54)、低分子650聚酰胺树脂[胺值(220 ± 20) mgKOH/g]，均由无锡树脂厂提供。
消泡剂BYK-066N，德国毕克公司。
硅烷偶联剂KBM-903，日本信越公司。
1. 2 基材前处理采用ZG06Cr13Ni4Mo高强不锈钢作为基体，用乙醇对其表面进行超声波清洗以除去油污。
为提高表面涂层的粘附力，再用30目的白刚玉对喷涂面进行喷砂粗化处理至Sa2.5级。
1. 3 陶瓷/环氧复合涂层的制备先将环氧树脂E-51、占体系总质量0%、10%、20%和30%的陶瓷颗粒(Al2O3、ZrO2、SiC、WC)、助剂等调匀，再按照m(E-51)∶m(固化剂) = 2∶1加入聚酰胺树脂，充分调和并静置1 h，以使气泡上浮直至完全消失。
采用刮涂法涂覆涂料，刮片与基体表面呈一定的锐角，沿着同一个方向缓慢刮涂，反复几遍，在(25 ± 5) °C下固化3 d。
控制膜厚约150 μm，并保持平整均匀。
1. 4 涂层表征与性能测试1. 4. 1 微观形貌采用卡尔蔡司的SUPRA55场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察涂层断口处的微观形貌，由于涂层不导电，需进行喷金(Pt)处理。
1. 4. 2 洛氏硬度依据GB/T 9342-1988《塑料洛氏硬度试验方法》采用北京时代TH300洛氏硬度计测试陶瓷/环氧复合涂层的洛氏硬度，测试条件为直径1/2″钢球压头，试验力为588.399牛(HRR标尺)。
试样直径50 mm，测试时点与点的间距大于10 mm，点到边缘的距离大于10 mm。
1. 4. 3 结合力通过涂层与金属基体的抗拉结合强度(结合强度)来表征涂层的结合力。
用济南法恩试验仪器有限公司的WDW-50型5t慢拉伸试验机采用粘结对偶试样拉力测试法测试最大载荷，按式(1)计算结合强度。
拉伸速率为0.5 mm/min。
将涂料涂覆在清理干净的直径25 mm对偶试样柱表面，并将配对的2个胶粘面慢慢压合在一起，前后错动几次以便排出气泡和接触紧密，在固化期内置于定中心装置内定位，完成结合力试样制备。
式中，RH为抗拉结合强度，MPa；FM为最大载荷，N；A为断裂面横截面积，mm2。
2. 1 涂层的洛氏硬度表1显示了Al2O3、ZrO2、SiC、WC陶瓷/环氧复合涂层的洛氏硬度。
可见不论是哪种陶瓷颗粒增强涂层，其洛氏硬度都远大于纯环氧涂层(49.8 HR)，达77.5 ～107.2 HR。
这说明加入陶瓷颗粒能够明显地提高复合涂层的硬度。
随着陶瓷颗粒含量增加，复合涂层的洛氏硬度逐渐增大，二者成正比。
对比含量相同的陶瓷/环氧复合涂层可知，按洛氏硬度从大到小为WC涂层＞ Al2O3涂层＞ZrO2涂层＞ SiC涂层，而依据陶瓷颗粒本身的硬度，是SiC ＞ WC ＞ ZrO2＞Al2O3，复合涂层硬度与陶瓷颗粒硬度并不成正比，这与陶瓷颗粒和环氧涂层间的相容性有关，自身硬度最高的SiC陶瓷颗粒因与环氧树脂的相容性较差(对于偶联剂适配型对涂层相容性的影响这个问题会在后续的研究中进行探索)，复合涂层的洛氏硬度反而最低。
2. 2 涂层与基体的结合强度涂层与基体的结合强度是评价涂层性能的重要指标。
与基体结合强度低的涂层，在应用环境中容易脱落，无法保证持续使用。
图1显示了各涂层与基体的结合强度。
从图1可见，纯环氧涂层与基体的结合强度是17 MPa，适当加入陶瓷颗粒能够增强涂层的结合强度，但是加入过多反而会降低结合力。
当Al2O3加入量为10%时，Al2O3/环氧复合涂层的结合强度最大，达18 MPa；当ZrO2加入量为20%时，ZrO2/环氧复合涂层的结合强度最大，达20 MPa；当SiC加入量为10%时，SiC/环氧复合涂层的结合强度最大，为18 MPa；而当WC加入量为10%时，WC/环氧复合涂的结合强度最大，为15 MPa。
4种涂层中仅WC/环氧复合涂层的结合强度始终低于纯环氧涂层，说明WC/环氧涂层与基体的结合力较差，而其余3种陶瓷颗粒的环氧复合涂层均能在适当的加入量下获得与基体较佳的结合力。
2. 3 涂层微观组织分析图2为4种陶瓷/环氧复合涂层的表面形貌。
从图2可见，复合涂层由陶瓷颗粒、环氧树脂基底以及少量气泡构成。
作为增强相的陶瓷颗粒均匀分布在环氧树脂基底中，带来更好的强度、硬度、耐磨蚀等性能。
其中，ZrO2含量为20%时所得ZrO2/环氧复合涂层的致密度最高(见图2a)，仅观察到为数不多的几个气泡，这说明ZrO2陶瓷颗粒与环氧基底的相容性较好，能够均匀分布于环氧树脂基底中，且不会给复合涂层带来多余的气泡。
2. 4 涂层断裂机理选取力学性能较佳的陶瓷颗粒添加量为20%的ZrO2/环氧复合涂层研究涂层的断裂机理。
在结合力试验中，涂层内部发生断裂，其宏观形貌见图3。
从图3可见，在拉伸应力作用下，两边基体上均粘附有涂层，说明涂层并不是整块断裂，而是局部断裂脱落。
适当的陶瓷颗粒的加入对陶瓷/环氧复合涂层的结合强度有一定的提高，这是因为细小的陶瓷颗粒均匀地分散于环氧树脂基体中，陶瓷颗粒与基体之间产生微裂纹(银纹)，同时陶瓷颗粒间的基体也产生塑性变形，吸收了大量能量，所以提高了结合强度。
但若陶瓷颗粒加入量过大，微裂纹易发展成宏观开裂，使复合涂层性能变差。
另有研究表明[10]，刚性粒子的存在会产生应力集中效应，易引发周围环氧树脂基体产生微裂纹，吸收更多的能量。
图4为复合涂层断口的微观形貌。
由图4a画圈的部分可清晰地看出断口部位存在大量的凸起和微裂纹(银纹)，增加了断裂所需吸收的能量，裂纹带聚集着较多的陶瓷颗粒，正是这些刚性的陶瓷颗粒对宏观裂纹的扩展起到阻碍作用，从而提高复合涂层的结合强度[11-13]。
在图4b画圈的部分可观察到断裂部位附近有较多的气孔及孔隙，进一步说明涂层宏观裂纹是沿着陶瓷颗粒间的薄弱处扩展的。
宏观裂纹在外力作用下发生扩展，裂纹沿着气泡或孔隙等薄弱部位扩展，没有方向性。
当裂纹遇到气泡或孔隙时，扩展方向便会发生偏转。
因此复合涂层的断裂并不是发生在某一平面，而是会随着宏观裂纹扩展方向的偏转跳跃至另一平面，进而形成阶梯状断裂，表现为宏观下的局部涂层断裂脱落。
要提高涂层的抗断裂性能，延长其使用寿命，需要从消除气泡及内应力入手。
消除气泡需要充分改善环氧树脂基体与陶瓷颗粒的相容性，使环氧树脂基体尽可能地填充到陶瓷颗粒的空隙中。
而消除内应力则需要选择尺寸较小且规则的陶瓷颗粒，使其能均匀分布在环氧树脂基体中，以避免颗粒太大或不规则引起应力集中而成为裂纹源。