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第1章 绪论1

1.1 复合材料概述1

1.1.1 复合材料的定义和分类1

1.1.2 复合材料的历史6

1.2 复合材料在社会发展中的作用8

1.2.1 为信息技术提供服务9

1.2.2 为提高人类生活质量作贡献9

1.2.3 在解决资源短缺与能源危机方面的贡献10

1.2.4 在治理环境中所起的作用11

1.3 复合材料的特性13

1.3.1 力学性能13

1.3.2 物理性能15

1.4 复合材料发展的新领域16

1.5 复合材料迅速且稳步发展的前提19

1.6 我国复合材料的发展现状与前景20

思考题21

参考文献22

第2章 复合材料基本理论24

2.1 力学性能的复合法则24

2.1.1 增强原理24

2.1.2 基于弹性论的复合法则39

2.1.3 应力解析44

2.2 物理性能的复合法则45

2.2.1 加和特性45

2.2.2 乘积特性50

2.2.3 结构敏感特性53

2.3 复合材料力学解析模型简介54

2.3.1 层板模型54

2.3.2 切变延滞模型58

2.3.3 连续同轴柱体模型62

2.3.4 有限差分与有限元模型64

思考题69

参考文献69

第3章 复合材料的原材料71

3.1 纤维71

3.1.1 陶瓷纤维71

3.1.2 玻璃纤维73

3.1.3 高熔点金属纤维76

3.1.4 碳纤维77

3.1.5 硼纤维81

3.1.6 SiC纤维82

3.1.7 Al2O3纤维与铝硅酸盐纤维83

3.1.8 氧化锆（ZrO2）系纤维85

3.1.9 Si3N4系纤维87

3.1.10 BN系、AlN系纤维87

3.1.11 芳纶纤维88

3.1.12 作为复合材料强化体的陶瓷纤维89

3.2 晶须91

3.2.1 SiCw、Si3N4w91

3.2.2 钛酸钾晶须92

3.2.3 硼酸铝晶须95

3.2.4 氧化锌晶须96

3.2.5 石墨晶须97

3.3 强化材料的强度98

3.3.1 热稳定性98

3.3.2 压缩强度99

3.3.3 纤维断裂与柔软性100

3.3.4 纤维强度的统计处理102

3.4 基体103

3.4.1 聚合物基体105

3.4.2 金属基体106

3.4.3 陶瓷基体107

思考题120

参考文献121

第4章 复合材料的制备方法与工艺123

4.1 复合材料制备方法概述123

4.2 树脂基复合材料124

4.2.1 概述124

4.2.2 液态状树脂的含浸129

4.2.3 预浸料坯成形131

4.2.4 复合树脂成形132

4.2.5 热塑性塑料的注射成形133

4.2.6 热塑性树脂的加热成形133

4.3 金属基复合材料的制备方法134

4.3.1 金属基复合材料主要的液相工艺135

4.3.2 金属基复合材料主要的固相工艺147

4.3.3 金属基复合材料主要的气相工艺151

4.4 陶瓷基复合材料的制备方法152

4.4.1 陶瓷基复合材料主要的固相工艺153

4.4.2 陶瓷基复合材料主要的液相工艺165

4.4.3 陶瓷基复合材料主要的气相工艺168

思考题171

参考文献172

第5章 复合材料的强韧化174

5.1 复合材料的强度174

5.1.1 长纤维复合材料的断裂模式174

5.1.2 受到非轴向载荷的单层板的断裂191

5.1.3 叠层板的强度195

5.1.4 受到内压的圆管的破损200

5.2 复合材料的韧性204

5.2.1 材料断裂机理204

5.2.2 对断裂能量的贡献210

5.2.3 准临界裂纹的扩展216

5.3 陶瓷基复合材料的韧化222

5.3.1 韧化的分类与特征222

5.3.2 相变及微裂纹韧化224

5.3.3 裂纹偏转233

5.3.4 裂纹弯曲238

思考题241

参考文献242

第6章 复合材料的界面与表面244

6.1 复合材料的界面特征与分类244

6.1.1 界面特征244

6.1.2 界面分类244

6.2 复合材料界面的结合机理245

6.2.1 吸附与润湿245

6.2.2 内部扩散与化学反应246

6.2.3 静电吸引247

6.2.4 力学结合247

6.2.5 残余应力247

6.3 复合材料的界面反应249

6.3.1 研究界面反应的重要性249

6.3.2 界面相容性249

6.3.3 界面反应的种类249

6.4 复合材料的界面强度251

6.4.1 界面粘结强度的重要性251

6.4.2 界面强度的试验测定251

6.5 复合材料的界面行为257

6.5.1 界面的脱粘与剥离257

6.5.2 界面的滑移259

6.5.3 界面特性与裂纹扩展260

6.6 复合材料界面的控制262

6.6.1 改变强化材料表面的性质263

6.6.2 向基体添加特定的元素264

6.6.3 强化材料的表面涂层265

6.7 复合材料的表面强化271

6.7.1 化学气相沉积271

6.7.2 离子镀274

6.7.3 熔射274

6.7.4 离子注入274

6.7.5 其他方法275

思考题275

参考文献276

第7章 复合材料的热学行为277

7.1 复合材料的热膨胀与热应力277

7.1.1 热应力与应变277

7.1.2 热膨胀279

7.1.3 定向强化材料的热膨胀282

7.1.4 叠层板的热循环285

7.2 复合材料的蠕变288

7.2.1 基体与纤维的行为288

7.2.2 长纤维复合材料的轴应力蠕变289

7.2.3 横向蠕变与连续强化复合材料290

7.3 复合材料的热传导性293

7.3.1 热传导的机理293

7.3.2 复合材料的热传导性295

7.3.3 界面的热阻297

7.4 复合材料的热应力300

7.4.1 耐热材料300

7.4.2 由均匀的温度差所引起的热应力301

7.5 复合材料的热冲击311

7.5.1 非稳态热应力分析312

7.5.2 断裂力学的方法314

7.5.3 由材料的复合提高耐热冲击性319

思考题323

参考文献324

第8章 复合材料的加工与连接326

8.1 树脂基复合材料的加工326

8.1.1 热固性树脂基复合材料的加工326

8.1.2 热塑性树脂基复合材料的加工327

8.2 金属基复合材料的加工331

8.2.1 挤压与拉拔332

8.2.2 轧制、锻造及热等静压334

8.2.3 超塑性及薄板成形工艺334

8.2.4 机加工335

8.3 陶瓷基复合材料的加工336

8.3.1 加工裂纹的生成336

8.3.2 单刃金刚石划痕的裂纹生成337

8.3.3 多刃金刚石划痕的裂纹生成340

8.3.4 金刚石砂轮研磨加工时的裂纹生成342

8.4 金属基复合材料的连接345

8.4.1 概述345

8.4.2 铝基复合材料的连接方法346

8.5 陶瓷与金属的接合351

8.5.1 概述351

8.5.2 研究热点简介359

思考题366

参考文献366

第9章 复合材料的检测与评价369

9.1 复合材料的力学性能369

9.1.1 弹性模量369

9.1.2 塑性应变372

9.1.3 断裂韧性375

9.1.4 磨损380

9.1.5 疲劳383

9.2 复合材料的物理与化学性能387

9.2.1 密度387

9.2.2 导热性和导电性388

9.2.3 热膨胀390

9.2.4 耐腐蚀性391

9.3 微观组织特征396

9.3.1 金相试样396

9.3.2 透射电镜试样397

9.3.3 衍射法测内应力399

9.3.4 光弹性法测内压力400

9.3.5 增强体参数的表征402

9.3.6 内损伤现象404

9.4 无损检测应用简介406

9.4.1 强度与断裂位置结合的概率分布函数及三点弯曲试验的解析结果407

9.4.2 无损检测理论410

思考题414

参考文献414

第10章 复合材料的应用416

10.1 树脂基复合材料416

10.1.1 树脂基复合材料的优良性能416

10.1.2 树脂基复合材料的应用417

10.2 金属基复合材料427

10.2.1 金属基复合材料的性能427

10.2.2 金属基复合材料的应用430

10.3 陶瓷基复合材料438

10.3.1 陶瓷基复合材料力学性能的应用438

10.3.2 陶瓷基复合材料物理性能的应用457

思考题460

参考文献461