复合材料的性能高度依赖增强相（如纤维、颗粒）与基体的界面结合，而屈服强度作为关键力学指标，其测试结果易受界面状态干扰。界面脱粘是测试中常见的界面失效形式，会直接改变应力传递路径，影响对材料真实屈服行为的判断。本文聚焦复合材料屈服强度测试中界面脱粘的具体影响机制、表现形式及对结果的干扰规律，为测试准确性控制提供参考。
复合材料界面脱粘的定义与测试中的发生阶段
界面脱粘是指复合材料中增强相（纤维、颗粒等）与基体之间的界面结合被破坏，导致两者分离的现象。其本质是界面结合力（包括化学键、范德华力、机械嵌合力等）不足以抵抗外部载荷产生的剪切应力或正应力。
在屈服强度测试（如拉伸、弯曲测试）中，界面脱粘通常发生在弹性变形阶段向屈服阶段过渡的时期。以单向连续纤维增强环氧树脂复合材料的拉伸测试为例，当载荷增加至弹性极限附近时，纤维与基体间的剪切应力逐渐累积；若界面结合强度低于此时的剪切应力，界面将从纤维端点或缺陷处开始分离，形成微裂纹并逐渐扩展。
短切纤维或颗粒增强复合材料的脱粘阶段则更接近屈服初期：短切纤维的界面脱粘多起始于纤维两端的应力集中区，随着载荷增加，脱粘区域向纤维中部扩展；而颗粒增强复合材料的脱粘通常从颗粒与基体的界面缺陷（如空隙、未浸润区）开始，表现为颗粒周围的环形微裂纹。
界面脱粘的发生时间与界面结合强度直接相关：界面结合越强，脱粘发生的载荷越高，越接近材料的真实屈服点；反之，界面结合较弱时，脱粘可能提前至弹性阶段，导致测试结果严重偏离真实值。
界面脱粘对载荷-位移曲线的干扰机制
屈服强度的测定依赖于载荷-位移曲线的特征点（如比例极限、屈服平台起点或0.2%塑性应变对应的载荷），而界面脱粘会直接改变曲线的形态。在弹性阶段，界面完整时曲线斜率（弹性模量）稳定；当界面开始脱粘，部分增强相与基体失去应力传递能力，曲线斜率会突然降低，形成“拐点”。
对于存在明显屈服平台的复合材料（如铝合金基碳纤维增强材料），界面脱粘可能导致平台提前出现：原本基体的塑性变形应在界面完整时发生，但若脱粘先于基体屈服，载荷会因界面失效而停滞，形成假屈服平台，使测试者误将此平台起点作为屈服点，导致屈服强度测得值偏低。
而对于无明显屈服平台的复合材料（如陶瓷基颗粒增强材料），界面脱粘会使曲线变得“崎岖”——脱粘扩展时载荷短暂下降，随后未脱粘区域继续承载使载荷回升，这种波动会掩盖真实的屈服点，导致无法准确识别屈服强度。
此外，脱粘的扩展速度也会影响曲线：快速脱粘会导致载荷骤降，形成尖锐的“谷值”；缓慢脱粘则使曲线逐渐平缓，两者都可能干扰屈服点的判断。例如，连续纤维增强复合材料的快速脱粘会让曲线从弹性阶段直接进入下降段，完全掩盖屈服过程。
界面脱粘引发的应力分布不均与局部屈服
复合材料的优势在于增强相与基体的协同受力，界面完整时，应力通过界面从基体传递至增强相（如纤维增强时，剪切应力沿界面传递，纤维承受拉应力）。当界面脱粘，这一协同机制被破坏，应力无法有效传递，导致局部区域应力集中。
以短切玻璃纤维增强聚丙烯为例，拉伸测试中界面脱粘后，纤维端点附近的基体将承受额外的拉应力，形成应力集中区。这些区域的基体可能在整体材料未达到屈服强度前就发生塑性变形，导致“局部屈服”——此时载荷并未达到材料的真实屈服载荷，但试样已出现明显的塑性变形，测试者可能误将此视为整体屈服，使测得的屈服强度低于真实值。
对于连续碳纤维增强环氧树脂，界面脱粘可能沿纤维长度方向扩展，形成“界面裂纹”。裂纹扩展过程中，纤维与基体的接触面积减小，纤维的承载能力逐渐丧失，最终由基体单独承受载荷。此时，基体的屈服强度远低于纤维-基体协同作用的屈服强度，因此测得的屈服强度会显著低于材料的真实值。
更严重的是，应力集中还可能引发连锁失效：脱粘区域的应力集中会导致相邻界面也发生脱粘，形成“脱粘带”，进一步加剧应力分布不均，使屈服过程完全偏离正常轨迹。例如，脱粘带会让增强相无法参与承载，整个试样的屈服行为完全由基体主导，测试结果失去参考价值。
不同增强相类型下的脱粘影响差异
增强相的形态、尺寸和分布会显著影响界面脱粘的方式及对屈服强度测试的影响。连续纤维增强复合材料中，界面脱粘通常沿纤维轴向扩展（称为“轴向脱粘”），因为连续纤维的界面面积大，脱粘一旦发生，会快速沿纤维长度方向蔓延，导致整个纤维束与基体分离，对载荷-位移曲线的影响更剧烈——曲线可能直接从弹性阶段进入下降段，完全掩盖屈服点。
短切纤维增强复合材料的脱粘则多发生在纤维端点（称为“端点脱粘”），因为端点处的应力集中更明显。由于短切纤维的长度较短，脱粘通常局限在单个纤维的端点区域，不会大面积扩展，因此对曲线的影响较小，但会导致曲线出现多个小的波动（每个纤维端点脱粘对应一个小的载荷下降），使屈服点变得模糊。例如，短切碳纤维增强聚乙烯的拉伸曲线会出现“锯齿状”波动，难以准确识别屈服点。
颗粒增强复合材料中，纳米颗粒与微米颗粒的脱粘影响差异显著：纳米颗粒的比表面积大，界面结合点多，脱粘需要更高的载荷，因此在屈服强度测试中，纳米颗粒增强材料的脱粘通常发生在屈服后期，对屈服点的影响较小；而微米颗粒的界面面积小，脱粘容易发生在屈服初期，会导致屈服强度测得值偏低。例如，纳米二氧化硅增强环氧树脂的屈服强度测试结果离散度（变异系数约3%）远小于微米二氧化硅增强的（变异系数约8%）。
此外，颗粒的分布均匀性也会影响脱粘：分布不均的颗粒（如团聚）会在团聚体周围形成更大的应力集中，脱粘更容易发生，且影响范围更广，导致测试结果的离散度更大。例如，团聚的纳米碳酸钙增强聚丙烯，其屈服强度测试结果的变异系数可达12%，远超过标准要求的5%。
界面脱粘对屈服强度测试重复性的影响
测试重复性是评价屈服强度测试可靠性的关键指标（如ASTM D638标准要求塑料拉伸测试的变异系数小于5%），而界面脱粘的随机性会严重降低重复性。界面脱粘的发生位置、扩展速度和程度均受样品内部缺陷（如界面空隙、增强相分布不均）的影响，即使是同一批次、同一工艺制备的样品，这些缺陷也无法完全一致。
例如，在短切玻璃纤维增强ABS树脂的拉伸测试中，部分样品的纤维分布均匀，界面脱粘发生在屈服后期，测得的屈服强度约为55MPa；而另一部分样品存在纤维团聚，界面脱粘发生在屈服初期，测得的屈服强度仅为40MPa。这种差异会导致测试结果的变异系数超过15%，远不符合标准要求。
此外，脱粘的“不可逆性”也会影响重复性：
一、旦界面发生脱粘，即使降低载荷，脱粘区域也无法恢复，因此同一试样无法重复测试（会导致第二次测试的屈服强度更低）。这意味着必须使用更多的试样进行测试，增加了测试成本和时间。
更关键的是，脱粘的随机性会掩盖材料本身的性能差异：比如不同固化温度制备的环氧树脂基复合材料，本应具有不同的屈服强度，但由于脱粘的影响，测试结果可能重叠，无法区分工艺参数的优劣。例如，固化温度120℃的样品本应比100℃的样品屈服强度高10%，但因脱粘的随机性，两者的测试结果可能相差仅2%，无法反映真实性能差异。