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第1章 绪论 1

1.1 复合材料的定义与分类 2

1.2 金属基复合材料概述 3

1.3 金属基复合材料特性 5

第2章 增强体材料 8

2.1 增强体的分类 9

2.1.1 纤维类增强体 9

2.1.2 颗粒类增强体 9

2.1.3 晶须类增强体 9

2.1.4 其他增强体 10

2.2 纤维类增强体 11

2.2.1 碳纤维 11

2.2.2 硼纤维 13

2.2.3 碳化硅纤维 14

2.2.4 氧化铝纤维 17

2.3 晶须及颗粒类增强体 20

2.3.1 晶须增强体 20

2.3.2 颗粒增强体 22

2.4 金属丝 22

第3章 金属基复合材料的设计 24

3.1 金属基复合材料的可设计性 24

3.1.1 复合材料的可设计性 24

3.1.2 复合材料设计的研究方法 25

3.1.3 复合材料的虚拟设计 27

3.2 金属基复合材料的基体选择 28

3.2.1 选择基体的原则 29

3.2.2 结构件金属基复合材料的基体 30

3.2.3 功能件金属基复合材料的基体 33

3.3 金属基复合材料的增强体选择 33

3.3.1 连续纤维 33

3.3.2 晶须 34

3.3.3 颗粒 35

3.4 金属基复合材料的界面设计 35

3.4.1 界面的特征与设计 35

3.4.2 界面优化设计的系统工程 36

3.5 金属基功能复合材料的设计特点 37

3.5.1 功能复合材料调整优值的途径 38

3.5.2 利用复合效应创造新型功能复合材料 39

3.6 金属基复合材料的力学性能设计 40

3.6.1 连续纤维增强复合材料的力学性能设计 40

3.6.2 纤维增强金属基复合材料的特点 45

3.6.3 短纤维及颗粒增强金属基复合材料 47

3.6.4 复合材料的结构设计 52

3.7 金属基复合材料的物理性能设计 52

3.7.1 有效弹性模量 52

3.7.2 热膨胀系数 54

3.7.3 热防护梯度功能材料的设计 56

3.7.4 阻尼特性 58

第4章 金属基复合材料的制造技术 60

4.1 概述 60

4.1.1 金属基复合材料制造方法的分类 60

4.1.2 制造技术应具备的条件 60

4.1.3 金属基复合材料制造的关键性技术 61

4.2 固态制造技术 61

4.2.1 粉末冶金技术 61

4.2.2 热压和热等静压技术 62

4.2.3 热轧、热挤压和热拉拔技术 64

4.2.4 爆炸焊接技术 64

4.3 液态制造技术 65

4.3.1 真空压力浸渍技术 65

4.3.2 挤压铸造技术 66

4.3.3 液态金属搅拌铸造技术 67

4.3.4 液态金属浸渍技术 69

4.3.5 共喷沉积技术 71

4.3.6 原位自生成技术 72

4.4 表面复合技术 81

4.4.1 物理气相沉积技术 81

4.4.2 化学气相沉积技术 81

4.4.3 热喷涂技术 82

4.4.4 电镀、化学镀和复合镀技术 83

4.5 金属基复合材料制造技术的发展趋势 84

第5章 金属基复合材料的成形加工 85

5.1 铸造成形 85

5.1.1 铸造成形方法与特点 85

5.1.2 铸造成形的技术问题 86

5.2 塑性成形 89

5.2.1 铝基复合材料的力学性能 89

5.2.2 金属基复合材料的高温压缩变形 90

5.2.3 铝基复合材料的轧制塑性 91

5.2.4 铝基复合材料的挤压塑性 92

5.2.5 金属基复合材料的蠕变性能 93

5.2.6 非连续增强金属基复合材料的超塑性 94

5.3 连接 96

5.3.1 应用于MMCs的常规连接技术 97

5.3.2 各种常规MMCs连接技术的特点与比较 100

5.3.3 新型MMCs连接技术 101

5.4 机械切削加工 103

5.4.1 SiCw/Al复合材料的切削加工 104

5.4.2 （Al3Zr+Al2O3）p/ZL101A原位复合材料的切削加工 109

第6章 金属基复合材料的界面及其表征 117

6.1 MMCs界面的定义 117

6.2 MMCs的界面特征 117

6.2.1 界面的结合机制 118

6.2.2 界面分类及界面模型 119

6.2.3 界面的物理化学特性 122

6.2.4 界面的稳定性 135

6.2.5 界面结构及界面反应 136

6.2.6 界面对性能的影响 140

6.2.7 界面优化与控制界面反应的途径 142

6.3 MMCs的界面表征 143

6.3.1 界面组成及成分变化 144

6.3.2 界面区的位错分布 144

6.3.3 界面强度的表征 145

6.3.4 界面残余应力的测定 147

6.3.5 界面结构的高分辨观察及其原子模拟 148

第7章 金属基复合材料的性能 152

7.1 概述 152

7.2 颗粒增强金属基复合材料 154

7.2.1 颗粒增强铝基复合材料 154

7.2.2 颗粒增强镁基复合材料 157

7.2.3 颗粒增强锌基复合材料 158

7.2.4 颗粒增强铜基复合材料 159

7.2.5 颗粒增强钛基复合材料 161

7.3 晶须增强金属基复合材料 162

7.3.1 晶须增强铝基复合材料 162

7.3.2 晶须增强镁基复合材料 166

7.4 短纤维增强金属基复合材料 168

7.4.1 短纤维增强铝基复合材料 168

7.4.2 短纤维增强锌基复合材料 170

7.4.3 短纤维增强镁基复合材料 171

7.5 长纤维增强金属基复合材料 171

7.5.1 碳纤维增强铝基复合材料 174

7.5.2 碳纤维增强银基复合材料 175

7.5.3 碳纤维增强铜基复合材料 175

7.5.4 碳纤维增强铅基复合材料 176

7.5.5 碳化硅纤维增强钛基复合材料 176

7.5.6 碳化硅纤维增强金属间化合物基复合材料 177

7.6 内生增强金属基复合材料 179

7.6.1 内生增强铝基复合材料 179

7.6.2 内生增强钛基复合材料 182

7.7 混杂增强金属基复合材料 183

7.7.1 室温力学性能 183

7.7.2 耐磨性能 184

7.7.3 热物理性能 185

7.7.4 高温性能 186

第8章 金属基复合材料的损伤与失效 187

8.1 金属基复合材料损伤的基本理论 187

8.1.1 基体损伤模型 187

8.1.2 脆性材料的失效准则 188

8.1.3 界面损伤模型 188

8.2 金属基复合材料的拉伸性质及其损伤机制 188

8.3 典型金属基复合材料的损伤分析 189

8.3.1 连续纤维增强金属基复合材料 189

8.3.2 短纤维／晶须增强金属基复合材料 191

8.3.3 颗粒增强金属基复合材料 193

8.4 脆性纤维增强金属基复合材料失效特点 195

8.5 复合材料失效过程的发展阶段 197

8.5.1 研究复合材料失效过程的概率方法 198

8.5.2 损伤统计累积时复合材料的承载能力 198

8.5.3 损伤累积函数和短纤维段的强度分布 200

8.5.4 复合材料完全失效的过渡 201

8.5.5 组元物理化学相互作用的影响 203

8.6 长纤维增强金属基复合材料的失效机制 205

第9章 金属基复合材料的应用与发展趋势 207

9.1 金属基复合材料的应用 207

9.1.1 航天领域的应用 207

9.1.2 航空领域的应用 210

9.1.3 汽车工业上的应用 213

9.1.4 电子封装领域的应用 216

9.2 金属基复合材料的再生与回收 218

9.2.1 金属基复合材料的再生 218

9.2.2 金属基复合材料的回收 221

9.3 金属基复合材料应用的制约因素 222

9.3.1 增强体的成本 222

9.3.2 制备方法 222

9.3.3 生产数量 223

9.3.4 局部增强手段 223

9.3.5 二次加工性能 223

9.3.6 回收能力 224

9.3.7 质量控制体系 224

9.4 金属基复合材料的发展趋势 224

参考文献 227