复合材料的性能取决于增强相、基体及界面的协同作用，其中界面结合强度是连接两者的核心参数。在屈服强度测试中，界面结合状态直接影响载荷传递效率与失效模式——界面结合良好时，增强相能充分发挥强度；结合薄弱时，易发生界面脱粘导致屈服强度下降。深入研究其影响机制，对优化材料设计与测试准确性至关重要。
界面结合强度的定义与表征
界面结合强度是复合材料中增强相（纤维、颗粒）与基体间抵抗分离的力学参数，反映物理（范德华力、机械互锁）与化学（共价键、离子键）作用的综合效果。物理作用依赖表面粗糙度与接触面积，化学作用则由界面化学反应决定。
常用表征方法分为直接法与间接法：直接法以单丝拔出试验为代表，通过拉伸埋入基体的单根纤维，计算界面剪切强度（τ），直接反映单纤维与基体的结合状态；间接法如短梁剪切试验（SBS），通过层合板的层间剪切强度间接推断界面性能，适用于层合材料。
需注意，不同方法的适用场景不同：单丝拔出试验适合纤维增强材料，而颗粒增强材料更适合压痕试验——通过硬度计压头压迫颗粒，测量颗粒弹出时的力，计算界面结合强度。
屈服强度测试的基本原理
复合材料的屈服强度是从弹性变形转入塑性变形的临界应力，与均质材料不同，其屈服行为是增强相、基体及界面协同作用的结果：基体承担初始载荷并弹性变形，随后通过界面将载荷传递至增强相，当载荷达到临界值时，基体或界面发生塑性变形，表现为应力-应变曲线的“屈服点”。
常用测试方法为单向拉伸与压缩试验。以拉伸试验为例，试样需符合ASTM D3039标准，通过万能试验机施加轴向载荷。单向纤维增强材料的纵向屈服强度远高于横向——纵向载荷主要由纤维承担，横向载荷需通过界面传递，对界面更敏感。
例如，碳纤维增强环氧树脂的纵向屈服强度可达500MPa，而横向仅100MPa左右，因横向加载时界面需传递更多载荷，若界面结合薄弱，易提前屈服。
界面结合强度对载荷传递的调控
载荷传递是复合材料增强的核心，界面结合强度决定传递效率。界面结合良好时，基体与增强相间无相对滑动，载荷通过界面剪切应力传递至增强相，使增强相充分发挥强度——如碳纤维增强环氧树脂中，界面剪切强度≥30MPa时，碳纤维承担70%以上拉伸载荷，显著提高屈服强度。
若界面结合不足，加载至临界应力时会发生界面脱粘：增强相与基体相对滑动，载荷无法传递至增强相，全部由基体承担。因基体强度远低于增强相，基体迅速塑性变形，导致屈服强度降低。
剪滞模型（Shear Lag Model）可定量描述此关系：界面结合强度越高，剪切应力传递长度越短，增强相更快达到极限强度。如玻璃纤维增强聚丙烯中，界面强度从10MPa提至20MPa，传递长度从5mm缩至2mm，屈服强度提高40%。
界面脱粘与屈服行为的关联
界面脱粘是屈服过程的关键失效模式，其发生顺序决定屈服行为。当界面结合强度低于基体屈服强度时，界面先脱粘：如铝基复合材料中，铝基体屈服强度约100MPa，若界面强度仅50MPa，加载至50MPa时界面脱粘，载荷无法传递至SiC颗粒，铝基体局部应力集中，提前屈服。
脱粘位置通常在界面薄弱环节：未处理的碳纤维表面光滑，脱粘发生在纤维-树脂界面；氧化处理后表面粗糙度增加，脱粘转移至树脂内部（内聚失效），此时界面强度由树脂内聚强度决定，显著提高。
需强调，适度脱粘可耗散能量提高韧性，但过度脱粘会降低屈服强度。因此界面结合强度需“适度”——既保证载荷传递，又允许少量滑动缓解应力集中。
测试中界面效应的控制策略
屈服强度测试中，界面效应（如脱粘、增强相不均）会影响结果准确性，需从三方面控制：
试样制备：保证增强相均匀分布，避免团聚——团聚会导致局部应力集中，提前脱粘；优化固化工艺（如环氧树脂的 curing 温度与时间），确保界面树脂充分固化，形成良好化学结合。例如，真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺可减少试样气泡，提高界面均匀性。
测试条件：加载速率需符合标准（如2mm/min），过快加载会导致界面应力集中，提前脱粘；控制环境温度（23℃）与湿度（50%RH），高温会降低树脂强度与界面结合，导致屈服强度偏低。
数据处理：若应力-应变曲线出现锯齿状波动，说明多次脱粘，需取平台区应力作为屈服强度，而非弹性段终点。
案例：表面处理对Cf/Al复合材料的影响
研究人员以碳纤维增强铝基复合材料（Cf/Al）为对象，通过表面处理调控界面强度，验证其对屈服强度的影响。
采用三种碳纤维：未处理（UT）、氧化处理（OT，浓硝酸氧化增加粗糙度）、TiB2涂层处理（CT，化学气相沉积涂层）。单丝拔出试验显示：UT界面剪切强度15MPa，OT35MPa，CT50MPa。
拉伸试验结果：UT屈服强度200MPa，OT240MPa（+20%），CT260MPa（+30%）。微观分析表明：UT试样严重脱粘，碳纤维与铝分离；OT试样界面形成冶金结合，脱粘减少；CT试样TiB2与铝反应生成Al3Ti，界面更牢固，无明显脱粘，载荷有效传递至碳纤维，屈服强度最高。
该案例直接证明：提高界面结合强度可显著提升屈服强度，表面处理是有效调控手段。