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、Si3N4w 91
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