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第1章 复合材料概论 1

1.1 复合材料的发展概况 1

1.2 复合材料的定义 4

1.3 复合材料的命名 5

1.4 复合材料的分类 6

1.4.1 按性能高低分类 6

1.4.2 根据复合方式分类 8

1.4.3 按基体材料类型分类 8

1.4.4 按增强材料种类分类 9

1.4.5 按用途分类 10

1.5 复合材料的性能特点 11

1.5.1 复合材料的性能可设计性 12

1.5.2 复合材料的材料与构件制造的一致性 12

1.5.3 复合材料可综合发挥各种组成材料的优点 13

1.5.4 复合材料可减少加工工序 13

1.5.5 复合材料优异的物理化学性能 13

1.6 复合材料的应用 15

1.6.1 复合材料在航空航天工业中的应用 15

1.6.2 复合材料在其他行业上的应用 16

参考文献 17

第2章 复合材料的结构组成 18

2.1 复合材料的组成与基体 18

2.1.1 复合材料的组成 18

2.1.2 复合材料的基体 19

2.2 聚合物基复合材料 19

2.2.1 聚合物的基本概念 20

2.2.2 聚合物材料的分类 21

2.2.3 聚合物基复合材料的历史 22

2.2.4 聚合物基复合材料的特点 23

2.2.5 聚合物基复合材料的分类 24

2.3 金属基复合材料 28

2.3.1 金属基体的分类 29

2.3.2 功能用金属基复合材料的基体 29

2.4 陶瓷基复合材料 29

2.4.1 陶瓷基复合材料的主要分类 30

2.4.2 陶瓷基体材料 32

2.4.3 陶瓷基复合材料的性能特征 36

2.5 水泥基复合材料 37

2.5.1 水泥基复合材料的分类 37

2.5.2 水泥基复合材料混凝土 38

2.5.3 混凝土的性质 41

2.5.4 高性能混凝土 46

参考文献 50

第3章 金属基复合材料 51

3.1 金属基复合材料的研究进展 51

3.1.1 金属基复合材料的定义 51

3.1.2 金属基复合材料的分类 51

3.1.3 金属基复合材料的性能特点 53

3.2 金属基复合材料设计的基本原则 55

3.2.1 基体材料的选择 55

3.2.2 增强体的选择 60

3.2.3 界面的选择 64

3.3 复合材料性能的复合准则 71

3.3.1 复合效应的特征 71

3.3.2 复合效应的类型 72

参考文献 74

第4章 颗粒增强金属基复合材料 75

4.1 颗粒增强金属基复合材料研究的发展 75

4.1.1 颗粒增强金属基复合材料概述 75

4.1.2 颗粒增强金属基复合材料的应用领域 76

4.1.3 颗粒增强金属基复合材料的复合原则 76

4.2 颗粒增强材料 77

4.2.1 颗粒增强材料的增韧机制 77

4.2.2 颗粒增强体的种类 78

4.3 颗粒增强金属基复合材料基体和增强相的选择 79

4.3.1 颗粒增强铁基复合材料研究的意义 79

4.3.2 基体在复合材料中所起的作用 79

4.3.3 选择基体材料的原则 80

4.3.4 颗粒增强金属基复合材料增强相的选择 80

4.4 颗粒增强金属基复合材料的性能特点及影响因素 81

4.4.1 强度 81

4.4.2 弹性模量 81

4.4.3 塑性 82

4.4.4 韧性 82

4.5 颗粒增强金属基复合材料的主要种类 82

4.5.1 颗粒增强铝基复合材料 82

4.5.2 颗粒增强钛基复合材料 84

4.5.3 颗粒增强铜基复合材料 85

4.5.4 颗粒增强镁基复合材料 87

4.5.5 镍基复合材料 92

4.6 金属基复合材料（PRMMC）的制备工艺 94

4.6.1 液相工艺 95

4.6.2 固相工艺 96

4.6.3 液－固两相工艺 98

参考文献 101

第5章 陶瓷颗粒局部增强高锰钢基复合材料的研究现状 103

5.1 关于高锰钢的研究 103

5.1.1 高锰钢的发展概述 103

5.1.2 关于保持高锰钢良好韧性和高耐磨性的研究 104

5.2 复合材料的发展现状 106

5.2.1 颗粒增强钢铁基复合材料制备工艺研究现状 107

5.2.2 颗粒增强钢铁基表面复合材料的研究现状 109

5.2.3 复合材料增强颗粒的研究现状 110

5.2.4 复合材料界面研究现状 112

5.2.5 复合材料的耐磨性研究现状 114

参考文献 116

第6章 高锰钢基复合材料制备及热处理时的热应力 120

6.1 金属基体内含颗粒应力变形的研究进展 121

6.1.1 数值模拟的基本方法 121

6.1.2 温度场与应力场的数值模拟 121

6.1.3 颗粒增强复合材料的应力模拟现状 122

6.2 颗粒增强高锰钢基复合材料热应力模拟计算 122

6.2.1 模拟计算的有限元模型 123

6.2.2 网格划分 124

6.2.3 相关材料性能参数 125

6.2.4 温度场模拟 126

6.2.5 热应力的有限元分析 128

6.3 数值模拟结果分析 130

6.3.1 近界面基体的应力与时间的关系 131

6.3.2 增强体棱角对应力的影响 132

6.3.3 增强体等效直径对应力的影响 133

6.3.4 基体的危险性分析 134

6.3.5 双增强体颗粒的应力干涉 137

6.3.6 浇铸时增强体的热震 139

6.4 残余应力的测量与实验验证 142

6.4.1 残余应力的测试原理 142

6.4.2 验证实验设计 144

6.4.3 结果及分析 144

6.5 本章小结 147

参考文献 148

第7章 陶瓷颗粒表面增强高锰钢基复合材料制备工艺研究 150

7.1 试验材料及制备工艺的选择 150

7.1.1 基体材料及增强颗粒的选择 150

7.1.2 复合材料制备工艺的选择 153

7.2 离心铸造法制备颗粒WC／高锰钢表面复合材料工艺研究 153

7.2.1 离心铸造法制备复合材料原理 154

7.2.2 离心机的选择 155

7.2.3 离心机金属铸型的设计 156

7.2.4 离心铸造颗粒随流浇注法工艺的改进 157

7.2.5 离心铸造WC颗粒表面增强高锰钢复合材料的显微组织 160

7.3 粉末冶金法制备Al2O3颗粒增强高锰钢基复合材料工艺研究 162

7.3.1 基体粉料球磨工艺研究 163

7.3.2 A12O3增强颗粒表面化学镀镍处理工艺研究 165

7.3.3 混粉工艺参数对复合材料的性能影响 171

7.3.4 坯料压制成形工艺的确定 173

7.3.5 真空烧结工艺研究 174

7.3.6 Al2O3颗粒增强高锰钢基复合材料的制备 177

7.4 粉末冶金法制备WC颗粒增强高锰钢基复合材料工艺研究 179

7.4.1 烧结温度对WC颗粒增强高锰钢基复合材料的影响 179

7.4.2 保温时间对WC颗粒增强高锰钢基复合材料的影响 181

7.5 本章小结 182

参考文献 182

第8章 颗粒增强高锰钢基复合材料界面分析 184

8.1 金属基复合材料的界面概述 184

8.2 离心铸造颗粒WC／高锰钢复合材料界面组织分析 185

8.2.1 离心铸造颗粒WC／高锰钢复合材料界面组织特点 185

8.2.2 离心铸造颗粒WC／高锰钢界面组织形成原因分析 187

8.2.3 W元素在复合材料中的扩散 192

8.3 粉末冶金WC颗粒增强高锰钢基复合材料界面分析 193

8.3.1 粉末冶金颗粒WC／高锰钢复合材料界面组织特点 193

8.3.2 粉末冶金颗粒WC／高锰钢复合材料界面形成机理分析 195

8.4 粉末冶金颗粒Al2O3／高锰钢复合材料界面分析 201

8.5 本章小结 202

参考文献 203

第9章 高锰钢基表面复合材料的磨损性能研究 204

9.1 复合材料磨损行为概述 204

9.2 复合材料三体磨损试验研究 206

9.2.1 三体磨料磨损试验方法 206

9.2.2 三体磨料磨损试验结果及分析 207

9.3 复合材料冲击磨料磨损性能研究 210

9.3.1 试验方法 211

9.3.2 材料冲击磨料磨损试验结果 211

9.3.3 冲击磨料磨损失效机制分析 215

9.4 本章小结 228

参考文献 229

第10章 蒙脱土颗粒增强复合材料的研究 230

10.1 蒙脱土与聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料 230

10.1.1 蒙脱土概述 230

10.1.2 蒙脱土的应用 231

10.2 蒙脱土的微观结构及高温相变分析 233

10.2.1 蒙脱土铁基复合材料预制块的制备 233

10.2.2 蒙脱土及复合材料的微观组织分析与性能测试 235

10.3 蒙脱土的微观结构分析 236

10.3.1 蒙脱土的物相检测分析 236

10.3.2 蒙脱土的微观形貌分析 237

10.3.3 蒙脱土的微观结构分析 238

10.3.4 蒙脱土的热重分析 242

10.4 蒙脱土的焙烧试验 243

10.5 蒙脱土的焙烧温度对焙烧产物的影响 244

10.5.1 焙烧温度对焙烧产物宏观特征的影响 244

10.5.2 焙烧温度对蒙脱土物相的影响 245

10.5.3 焙烧温度对蒙脱土产物微观形貌的影响 247

10.5.4 焙烧温度对蒙脱土产物硬度的影响 247

10.6 本章小结 249

参考文献 249

第11章 蒙脱土与还原铁粉制备铁基复合材料的研究 251

11.1 引言 251

11.2 复合材料烧结温度设计 251

11.3 探索性试验 252

11.3.1 CMC/MMT纳米复合材料与还原铁粉制备铁基复合材料 252

11.3.2 蒙脱土与还原铁粉制备铁基复合材料 252

11.3.3 经过预先烧结的蒙脱土与还原铁粉制备铁基复合材料 254

11.4 Fe-Al-MMT体系复合材料的制备 256

11.4.1 标准生成吉布斯自由能计算 256

11.4.2 蒙脱土与Al粉的反应 258

11.4.3 铁基复合材料的制备 259

11.4.4 影响复合材料制备与性能的因素 264

11.5 本章小结 268

参考文献 268

第12章 自生Al2O3增强铁基复合材料的研制 269

12.1 A12O3颗粒增强铁基复合材料的发展状况 269

12.1.1 Al2O3颗粒增强铁基复合材料概述 269

12.1.2 Al2O3颗粒增强铁基复合材料制备方法 269

12.1.3 Al2O3颗粒增强铁基复合材料的发展趋势 273

12.2 Al2O3颗粒增强铁基复合材料的制备 273

12.2.1 实验的工艺技术路线 274

12.2.2 氢氧化铝超细粉的制备 274

12.2.3 自生Al2O3颗粒增强铁基复合材料的制备工艺 275

12.3 氢氧化铝超细粉的制备 276

12.3.1 超细氢氧化铝的制备 276

12.3.2 氢氧化铝粉的检测 276

12.3.3 氢氧化铝粉的脱水处理 278

12.4 自生Al2O3颗粒增强铁基复合材料的制备 279

12.4.1 铁铝尖晶石的形成及抑制 279

12.4.2 氧化铝颗粒增强铁基复合材料的制备 284

12.5 烧结温度对组织和性能的影响 289

12.5.1 试验方案 289

12.5.2 烧结温度对组织和性能的影响 290

12.6 本章小结 294

参考文献 295

第13章 原位合成颗粒增强钢铁基复合材料的研究 297

13.1 原位合成颗粒增强铁基复合材料的制备 297

13.1.1 原位合成颗粒增强铁基复合材料增强颗粒与基体的选择 297

13.1.2 原位合成颗粒增强铁基复合材料的原位制备工艺 299

13.2 原位TiC颗粒增强铸造钢基复合材料制备工艺 302

13.2.1 试验方法 302

13.2.2 试验结果与讨论 303

13.3 原位合成TiC颗粒增强铁基复合材料的组织和性能 304

13.3.1 原位合成颗粒增强铁基复合材料制备工艺概述 304

13.3.2 试样制备与试验方法 305

13.3.3 试验结果与讨论 306

13.4 原位生成颗粒增强钢基复合材料轧辊的制备 309

13.4.1 反应铸造法原位生成颗粒增强钢基复合材料轧辊 309

13.4.2 钢基复合材料轧辊化学成分 310

13.4.3 钢基复合材料轧辊制造工艺 311

13.4.4 钢基复合材料轧辊的性能 313

13.5 本章小结 314

参考文献 315