復(fù)合材料原理

第1章 概論 1

1.1 物質(zhì)與材料 1

1.2 復(fù)合材料的定義與特點(diǎn) 1

1.3 復(fù)合材料的組成與命名 3

1.4 復(fù)合材料的分類 3

1.5 復(fù)合材料的發(fā)展史 4

1.6 復(fù)合材料的應(yīng)用 5

1.7 復(fù)合材料的發(fā)展方向 7

1.8 復(fù)合材料研究存在的問題 8

思考題 10

第2章 增強(qiáng)體 11

2.1 纖維類增強(qiáng)體 11

2.1.1 玻璃纖維 12

2.1.2 硼纖維 14

2.1.3 碳纖維 18

2.1.4 SiC纖維 23

2.1.5 氧化鋁纖維 28

2.2 晶須 30

2.2.1 制備 30

2.2.2 晶須的性能 31

2.3 顆粒增強(qiáng)體 33

2.3.1 顆粒增強(qiáng)體的制備 33

2.3.2 常用顆粒增強(qiáng)體的性能 36

2.4 微珠 37

2.5 碳納米管 38

2.6 有機(jī)高分子纖維 40

2.6.1 芳香族聚酰胺纖維(中國名為芳綸纖維) 41

2.6.2 芳香族聚酯纖維 43

2.6.3 超高分子量聚乙烯纖維 45

2.7 金屬絲 46

2.8 石墨烯 47

思考題 47

思考題 47

第3章 復(fù)合理論 49

3.1 復(fù)合材料設(shè)計(jì)的原理 49

3.1.1 復(fù)合材料設(shè)計(jì)的類型 50

3.1.2 復(fù)合材料的設(shè)計(jì)步驟 50

3.1.3 復(fù)合材料設(shè)計(jì)的新途徑 51

3.2 復(fù)合材料的復(fù)合效應(yīng) 53

3.2.1 線性效應(yīng) 53

3.2.2 非線性效應(yīng) 54

3.3 復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制 55

3.3.1 顆粒增強(qiáng)機(jī)制 55

3.3.2 纖維增強(qiáng)原理 62

3.3.3 復(fù)合材料物理性能的復(fù)合原理 68

3.4 陶瓷基復(fù)合材料的強(qiáng)韌機(jī)理 69

3.4.1 纖維的強(qiáng)韌機(jī)理 69

3.4.2 晶須的強(qiáng)韌機(jī)理 70

3.4.3 顆粒增韌機(jī)制 73

思考題 84

第4章 復(fù)合材料的界面理論 85

4.1 復(fù)合材料界面的基本概念 85

4.2 常見復(fù)合材料的界面 88

4.2.1 聚合物基復(fù)合材料的界面 88

4.2.2 金屬基復(fù)合材料的界面 92

4.2.3 陶瓷基復(fù)合材料的界面 97

4.3 增強(qiáng)體的表面處理 99

4.3.1 玻璃纖維 100

4.3.2 碳纖維 103

4.3.3 Kevlar纖維 105

4.3.4 超高分子量聚乙烯纖維 105

4.3.5 金屬基復(fù)合材料中纖維的表面處理 106

4.4 復(fù)合材料的界面表征方法 107

4.4.1 界面形態(tài)的表征 107

4.4.2 界面微觀結(jié)構(gòu)的表征 114

4.4.3 界面成分的表征 117

4.4.4 界面結(jié)合強(qiáng)度的表征 121

4.4.5 界面殘余應(yīng)力的表征 123

4.4.6 增強(qiáng)體表面性能的表征 124

4.5 界面的優(yōu)化設(shè)計(jì) 125

思考題 126

第5章 聚合物基復(fù)合材料 128

5.1 概述 128

5.1.1 聚合物基復(fù)合材料的分類 128

5.1.2 聚合物基復(fù)合材料的特點(diǎn) 128

5.1.3 聚合物基復(fù)合材料發(fā)展的五階段 129

5.2 聚合物基體 129

5.2.1 聚合物的基本概念 129

5.2.2 常用聚合物基體 133

5.3 聚合物基復(fù)合材料的制備工藝 138

5.4 聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能 147

5.5 聚合物基復(fù)合材料的界面 150

5.6 聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用 152

思考題 152

第6章 陶瓷基復(fù)合材料 154

6.1 陶瓷基復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)體 154

6.2 陶瓷基復(fù)合材料的種類 158

6.3 陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝 160

6.3.1 粉體制備 160

6.3.2 成型 161

6.3.3 燒結(jié) 163

6.4 氧化物陶瓷基復(fù)合材料 166

6.4.1 Al2O3 基復(fù)合材料 166

6.4.2 ZrO2陶瓷基復(fù)合材料 169

6.5 非氧化物陶瓷基復(fù)合材料 170

6.5.1 SiC陶瓷基復(fù)合材料 171

6.5.2 Si3N4陶瓷基復(fù)合材料 174

6.6 碳/碳復(fù)合材料 177

6.6.1 碳/碳復(fù)合材料的特點(diǎn) 177

6.6.2 碳/碳復(fù)合材料的制備工藝 178

6.6.3 碳/碳復(fù)合材料的性能 182

6.6.4 碳/碳復(fù)合材料的應(yīng)用 186

6.7 陶瓷基復(fù)合材料的界面 188

思考題 190

第7章 金屬基復(fù)合材料 191

7.1 金屬基復(fù)合材料與合金的區(qū)別與聯(lián)系 191

7.2 金屬基復(fù)合材料的分類 192

7.3 金屬基復(fù)合材料的性能 194

7.4 金屬基復(fù)合材料的制備工藝 195

7.4.1 內(nèi)生型法 196

7.4.2 外生型法 200

7.5 鋁基復(fù)合材料 204

7.5.1 增強(qiáng)體與基體 204

7.5.2 長纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 205

7.5.3 短纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 207

7.5.4 晶須、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 208

7.5.5 鋁基復(fù)合材料的界面 215

7.6 鎂基復(fù)合材料 216

7.7 鈦基復(fù)合材料 220

7.8 金屬間化合物基復(fù)合材料 224

思考題 228

第8章 納米復(fù)合材料 229

8.1 概述 229

8.2 納米粉體的制備方法 235

8.2.1 物理類方法 235

8.2.2 化學(xué)類方法 236

8.3 納米材料的表征 238

8.4 納米復(fù)合材料的分類 238

8.5 金屬基納米復(fù)合材料 238

8.5.1 金屬基納米復(fù)合材料的制備方法 239

8.5.2 金屬基納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能 241

8.5.3 金屬基納米復(fù)合材料的燒結(jié)行為 244

8.5.4 金屬基納米復(fù)合材料的應(yīng)用與展望 244

8.6 陶瓷基納米復(fù)合材料 244

8.6.1 陶瓷基納米復(fù)合材料的制備方法 244

8.6.2 陶瓷基納米復(fù)合材料的性能 245

8.6.3 陶瓷基納米復(fù)合材料的燒結(jié) 247

8.6.4 陶瓷基納米復(fù)合材料的應(yīng)用與展望 248

8.7 聚合物基納米復(fù)合材料 249

8.7.1 聚合物基納米復(fù)合材料的分類 249

8.7.2 聚合物基納米復(fù)合材料的制備方法 249

8.7.3 聚合物基納米復(fù)合材料的性能 250

8.7.4 聚合物基納米復(fù)合材料的應(yīng)用與展望 252

8.8 納米復(fù)合材料的發(fā)展前景 253

思考題 254

第9章 新型復(fù)合材料 255

9.1 分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料 255

9.2 剪切增稠液柔性防護(hù)復(fù)合材料 259

9.3 細(xì)菌纖維素復(fù)合材料 264

思考題 268

參考文獻(xiàn) 269

本書首先介紹復(fù)合材料的基礎(chǔ)部分:概論、增強(qiáng)體、基體、界面和復(fù)合理論,然后介紹應(yīng)用最廣的金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、聚合物基復(fù)合材料及納米復(fù)合材料,最后介紹幾種新型復(fù)合材料。

每一部分內(nèi)容均先從概念入手,再著重介紹其制備原理、材料性能及其應(yīng)用。全書內(nèi)容深度適中,表述繁簡結(jié)合,通俗易懂。

書中采用了作者業(yè)已發(fā)表和尚未發(fā)表的圖片、曲線,同時(shí)注重引入一些反映當(dāng)前復(fù)合材料最新研究成果,包括復(fù)合材料的新概念、新知識(shí)、新理論、新技術(shù)和新工藝等。

本書可作為材料科學(xué)與工程學(xué)科本科生的學(xué)習(xí)用書,也可供相關(guān)學(xué)科與專業(yè)的研究生、教師和科技工作者使用。

本書對(duì)復(fù)合材料的基本原理和應(yīng)用，特別是在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用作了全面介紹。

本書首先介紹復(fù)合材料的基礎(chǔ)部分：概論、增強(qiáng)體、復(fù)合理論、復(fù)合材料的界面理論，然后介紹應(yīng)用最廣的聚合物基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、納米復(fù)合材料、遺態(tài)復(fù)合材料、超高性能水泥基復(fù)合材料，最后介紹新型復(fù)合材料。每一部分內(nèi)容均先從概念入手，再著重介紹其制備原理、材料性能及其應(yīng)用。全書內(nèi)容深度適中，表述由淺入深，通俗易懂?！?/p>

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本書可作為高等學(xué)校材料科學(xué)與工程學(xué)科本科生的學(xué)習(xí)用書，也可供相關(guān)學(xué)科與專業(yè)的研究生、教師和科技工作者使用。

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