1. Mekanisme ikatan antara muka plat komposit titanium/keluli
Ikatan antara muka antara bahan logam heterogen boleh dibahagikan kepada tiga jenis: ikatan fizikal, ikatan kimia, dan ikatan mekanikal. Daya Van der Waals, ikatan hidrogen, dan ikatan fizikal lain biasanya ditemui dalam bahan komposit berasaskan polimer. Ikatan kimia merujuk kepada interaksi dan tindak balas kimia antara dua bahan di bawah keadaan proses tertentu, mengakibatkan pembentukan ikatan kimia, yang biasa ditemui dalam bahan komposit berasaskan logam. Daya ikatan mekanikal terutamanya termasuk daya geseran, yang ditentukan oleh kekasaran permukaan bahan. Semakin tinggi kekasaran permukaan logam dalam bahan komposit, semakin besar daya ikatan mekanikal. Hampir semua bahan komposit mempunyai daya ikatan mekanikal. Berdasarkan tiga jenis gabungan di atas, penyelidik telah mencadangkan teori komposit bahan komposit dari pelbagai perspektif.
(1) Teori resapan
Teori resapan berpendapat bahawa dua bahan heterogen akan membebaskan haba ubah bentuk yang besar akibat sentuhan rapat semasa pemprosesan ubah bentuk plastik yang besar. Apabila haba ubah bentuk secara beransur-ansur terkumpul, haba ubah bentuk ini akan merangsang resapan antara unsur-unsur yang berbeza, dengan itu membentuk lapisan ikatan metalurgi.
(2) Teori penghabluran semula
Menurut teori penghabluran semula, atom-atom heterogen dalam kawasan sentuhan antara muka plat logam mengalami penyusunan semula, secara beransur-ansur menghampiri pemalar kekisi, dan atom logam disusun semula, mengakibatkan pembentukan butiran biasa pada dua plat logam. Teori penghabluran semula hanya berkesan untuk proses komposit kepingan logam panas dan tidak dapat menjelaskan fenomena ikatan papak logam pada suhu rendah.
(3) Teori ikatan logam
Apabila logam daripada bahan yang berbeza diberi tekanan, mereka secara beransur-ansur mendekati satu sama lain, dan apabila jarak antara atom berkurangan, dari tolakan kepada tarikan, ikatan logam terbentuk. Teori tenaga seterusnya mencadangkan bahawa atom antara muka mesti memenuhi syarat tenaga tertentu untuk membentuk ikatan logam, yang merupakan tambahan kepada teori ikatan logam.
(4) Teori filem nipis
Apabila logam mengalami ubah bentuk plastik, lapisan pengerasan permukaan atau lapisan oksida rosak, dan logam segar diperah keluar di bawah tindakan daya gelek, mencapai ikatan antara muka.
(5) Teori gabungan mekanikal
Ikatan mekanikal yang dipanggil merujuk kepada sambungan bersama antara matriks dan badan penguat semata-mata berdasarkan daya ikatan mekanikal. Ia adalah bahan komposit yang dibentuk oleh matriks dan badan penguat di bawah tindakan geseran, tetapi bentuk plat komposit ini hanya boleh menahan beban membujur tunggal.
Mekanisme ikatan antara muka adalah kompleks dan pelbagai, dan mekanisme ikatan antara muka antara bahan logam yang berbeza juga berbeza. Sukar untuk menerangkannya secara komprehensif dengan satu mekanisme komposit. Dalam aplikasi praktikal, antara muka bahan komposit selalunya mempunyai pelbagai mekanisme ikatan yang berbeza secara serentak.
Undang-undang pertama Fick boleh menerangkan resapan keadaan mantap dengan baik, tetapi dalam kebanyakan kes, resapan tergolong dalam resapan keadaan mantap. Dalam kes resapan tidak mantap, kepekatan bahan berbeza-beza bergantung pada jarak dan masa resapan, dan hukum pertama Fick tidak terpakai. Untuk menangani isu ini, Undang-undang Kedua Fick telah dicadangkan, yang boleh menyelesaikan masalah penyebaran tidak mantap dengan berkesan
Teori atom
Teori atom menerangkan mekanisme resapan. Menurut teori atom, tiga mekanisme resapan boleh ditemui: jurang, pertukaran, dan kekosongan. Gambar rajah skema bagi tiga mekanisme resapan ditunjukkan dalam Rajah 1-5.
Mekanisme resapan jurang: Apabila terdapat atom bersaiz kecil dalam jurang kristal, atom ini boleh meresap dalam jurang kekisi. Dalam proses resapan, atom meresap bergerak dari satu jurang melalui atom bersebelahan ke jurang kekisi yang lain, menyebabkan herotan kekisi, biasanya dilihat dalam resapan atom dalam larutan pepejal interstisial.
Mekanisme resapan pertukaran: Atom terlarut dan atom pelarut mempunyai saiz yang sama dan mencapai resapan melalui pertukaran kedudukan. Jenis pertukaran kedudukan ini boleh menyebabkan herotan kekisi yang ketara, dan disebabkan oleh pekali resapan yang berbeza bagi atom yang tidak serupa, sukar untuk mencapai resapan melalui mekanisme pertukaran, yang hanya terpakai kepada atom daripada jenis yang sama. Oleh itu, peranannya dalam aloi sangat terhad.
Mekanisme resapan kekosongan: Kekosongan merujuk kepada kecacatan pada struktur kristal yang mewakili kedudukan atom atau ion yang hilang dalam struktur kristal. Mekanisme resapan kekosongan merujuk kepada peralihan dan resapan zarah atau kekosongan dalam bahan pepejal dari satu titik kekisi kristal ke titik lain.
2. Faktor yang mempengaruhi resapan
Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa faktor-faktor seperti suhu, tekanan/tekanan, struktur kristal, kecacatan dalaman kristal, dan komposisi kimia mempunyai kesan yang ketara ke atas kadar resapan.
(1) Suhu
Apabila suhu meningkat, kekerapan perlanggaran dan tenaga antara zarah di dalam bahan meningkat, dan halaju zarah juga meningkat, yang memudahkan zarah meresap dari kawasan kepekatan tinggi ke kawasan kepekatan rendah.
(2) Struktur kristal
Mekanisme resapan atom yang diterangkan dalam teori atom terutamanya termasuk resapan kekosongan, resapan jurang, atau resapan pertukaran. Tidak kira yang mana atom mekanisme resapan digunakan untuk resapan, trajektori resapan mereka perlu melalui nod kekisi atau jurang kekisi. Struktur kristal lengkap asal sangat dipengaruhi oleh struktur kristal dan jenis kristal akibat herotan kekisi yang disebabkan oleh atom heterogen.
(3) Kecacatan kristal
Kecacatan struktur kristal boleh dibahagikan kepada kecacatan titik, garis, dan permukaan. Kadar resapan bahan kecacatan titik mempunyai kesan menggalakkan, manakala pengaruh kecacatan garisan dan kecacatan permukaan pada resapan adalah lebih kompleks. Jenis dan kuantiti kecacatan yang berbeza boleh mempunyai kesan yang berbeza-beza terhadap proses resapan.
(4) Tekanan/Tekanan
Apabila tekanan meningkat, jarak purata antara zarah berkurangan dan interaksinya menjadi lebih kuat. Ia memudahkan zarah bergerak dari kawasan kepekatan tinggi ke kawasan kepekatan rendah, dengan itu meningkatkan kelajuan resapan.
