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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