第1章 绪论 1
1.1 金属基复合材料概述 2
1.2 金属基复合材料特性 4
1.3 金属基复合材料发展前沿及趋势 6
1.3.1 金属基复合材料结构理论的发展 7
1.3.2 新型金属基复合材料 8
1.3.3 金属基复合材料制造新技术 9
本章思考题 11
第2章 增强体材料 12
2.1 增强体的分类 13
2.1.1 纤维 13
2.1.2 晶须 13
2.1.3 颗粒 13
2.1.4 其他 14
2.2 纤维增强体 14
2.2.1 碳纤维 14
2.2.2 硼纤维 16
2.2.3 碳化硅纤维 17
2.2.4 氧化铝纤维 20
2.3 晶须增强体 23
2.3.1 晶须的分类 23
2.3.2 晶须的物理性质 24
2.3.3 晶须的分散 25
2.4 颗粒增强体 25
2.5 其他增强体 26
2.5.1 金属丝 26
2.5.2 碳纳米管 27
2.5.3 石墨烯 29
本章思考题 30
第3章 金属基复合材料的设计 32
3.1 金属基复合材料设计基础 32
3.1.1 复合效应 32
3.1.2 复合材料的可设计性 34
3.1.3 复合材料设计的研究方法 35
3.1.4 复合材料的虚拟设计 38
3.1.5 原材料的选择原则 38
3.2 金属基结构复合材料的设计 41
3.2.1 基体的选择 41
3.2.2 增强体的选择 43
3.2.3 单向连续纤维增强金属基复合材料力学性能设计 44
3.2.4 短纤维增强金属复合材料力学性能设计 49
3.2.5 颗粒增强金属基复合材料力学性能设计 52
3.3 金属基功能复合材料的设计 55
3.3.1 基体的选择 55
3.3.2 功能体的选择 56
3.3.3 功能复合材料调整优值的途径 56
3.3.4 利用复合效应创造新型功能复合材料 58
3.3.5 物理性能设计 58
3.3.6 热防护梯度功能材料设计 63
本章思考题 65
第4章 金属基复合材料的制造技术 67
4.1 金属基复合材料制造技术概述 67
4.1.1 金属基复合材料制造方法的分类 67
4.1.2 制造技术应具备的条件 67
4.1.3 金属基复合材料制造的关键性技术 68
4.2 固态制造技术 68
4.2.1 粉末冶金技术 68
4.2.2 热压和热等静压技术 69
4.2.3 热轧、热挤压和热拉技术 71
4.2.4 爆炸焊接技术 72
4.3 液态制造技术 72
4.3.1 真空压力浸渗技术 72
4.3.2 挤压铸造技术 74
4.3.3 液态金属搅拌铸造技术 74
4.3.4 液态金属浸渍技术 79
4.3.5 共喷沉积技术 81
4.4 原位自生成技术 83
4.4.1 定向凝固法 83
4.4.2 反应自生成法 83
4.5 表面复合技术 92
4.5.1 物理气相沉积技术 92
4.5.2 化学气相沉积技术 93
4.5.3 热喷涂技术 93
4.5.4 电镀、化学镀和复合镀技术 94
本章思考题 95
第5章 金属基复合材料的成形加工 96
5.1 金属基复合材料液态成形 96
5.1.1 常规铸造成形 96
5.1.2 特种铸造成形 100
5.1.3 3D打印 102
5.2 金属基复合材料塑性成形 105
5.2.1 塑性成形的力学基础 105
5.2.2 轧制成形 106
5.2.3 挤压成形 108
5.2.4 拉拔成形 110
5.2.5 超塑性成形 111
5.3 金属基复合材料连接技术 113
5.3.1 连接方法及其特点 113
5.3.2 不同连接技术的比较 118
5.3.3 新型连接技术 119
5.4 金属基复合材料机械加工 122
5.4.1 切削加工 123
5.4.2 磨削加工 136
本章思考题 142
第6章 金属基复合材料的界面及其表征 143
6.1 界面的定义 143
6.2 界面的特征 143
6.2.1 界面的结合机制 144
6.2.2 界面分类及界面模型 145
6.2.3 界面的物理化学特性 147
6.2.4 界面的稳定性 161
6.2.5 界面结构及界面反应 163
6.2.6 界面对性能的影响 166
6.2.7 界面优化与界面反应控制 169
6.3 金属基复合材料的界面设计 170
6.3.1 界面结合特性设计 170
6.3.2 界面设计优化的系统工程 171
6.3.3 计算机模拟在界面设计中的应用 173
6.4 金属基复合材料的界面表征 177
6.4.1 界面组成及成分变化 177
6.4.2 界面区的位错分布 178
6.4.3 界面强度的表征 178
6.4.4 界面残余应力的测定 181
6.4.5 界面残余应变的原位测定 182
6.4.6 界面断裂的原位观察分析 184
6.4.7 界面结构的高分辨观察及其计算机模拟 184
本章思考题 187
第7章 金属基复合材料的性能 188
7.1 金属基复合材料的性能简介 188
7.2 长纤维增强金属基复合材料 192
7.2.1 硼纤维增强铝基复合材料 193
7.2.2 硼纤维增强镁基复合材料 195
7.2.3 碳纤维增强铝基复合材料 195
7.2.4 碳纤维增强银基复合材料 196
7.2.5 碳纤维增强铜基复合材料 197
7.2.6 碳纤维增强铅基复合材料 198
7.2.7 碳化硅纤维增强铝基复合材料 198
7.2.8 碳化硅纤维增强钛基复合材料 199
7.2.9 纤维增强金属间化合物 200
7.3 短纤维增强金属基复合材料 202
7.3.1 短纤维增强铝基复合材料 202
7.3.2 短纤维增强锌基复合材料 204
7.3.3 短纤维增强镁基复合材料 205
7.4 晶须增强金属基复合材料 205
7.4.1 晶须增强铝基复合材料 205
7.4.2 晶须增强镁基复合材料 210
7.5 颗粒增强金属基复合材料 212
7.5.1 颗粒增强铝基复合材料 212
7.5.2 颗粒增强镁基复合材料 216
7.5.3 颗粒增强锌基复合材料 216
7.5.4 颗粒增强铜基复合材料 217
7.5.5 颗粒增强钛基复合材料 219
7.6 混杂增强金属基复合材料性能 220
7.6.1 室温力学性能 220
7.6.2 耐磨性能 221
7.6.3 热物理性能 221
7.6.4 高温性能 222
7.7 内生增强金属基复合材料 222
7.7.1 内生增强铝基复合材料 222
7.7.2 内生增强钛基复合材料 225
本章思考题 226
第8章 金属基复合材料的损伤与失效 228
8.1 金属基复合材料损伤与失效的基本理论 228
8.1.1 基体损伤模型 228
8.1.2 增强体的失效准则 229
8.1.3 界面损伤模型 229
8.2 金属基复合材料的拉伸损伤及失效 229
8.2.1 典型金属基复合材料的损伤分析 229
8.2.2 复合材料拉伸失效过程的发展阶段 236
8.2.3 组元物理化学相互作用的影响 242
8.3 金属基复合材料摩擦损伤与失效 246
8.3.1 纤维增强金属基复合材料的磨损 247
8.3.2 颗粒增强金属基复合材料的磨损 248
8.4 金属基复合材料疲劳损伤与失效 250
8.4.1 金属基复合材料疲劳损伤演化 250
8.4.2 疲劳寿命预测 256
本章思考题 258
第9章 金属基复合材料的应用 259
9.1 金属基复合材料的应用范围 259
9.1.1 航天领域的应用 259
9.1.2 航空领域的应用 260
9.1.3 军工领域的应用 263
9.1.4 陆上交通领域的应用 265
9.1.5 电子封装领域的应用 268
9.1.6 其他领域的应用 272
9.2 金属基复合材料的再生与回收利用 274
9.2.1 金属基复合材料的再生 274
9.2.2 金属基复合材料的回收 277
9.2.3 金属基复合材料应用的制约因素 277
本章思考题 280
参考文献 281