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第1章 绪论1

1.1 复合材料的定义、命名和分类2

1.1.1 复合材料的定义2

1.1.2 复合材料的命名3

1.1.3 复合材料的分类3

1.2 金属基复合材料概述4

1.3 金属基复合材料的性能特点6

1.4 金属基复合材料的应用方向10

1.5 金属基复合材料的发展趋势18

参考文献21

第2章 金属基复合材料的设计基础26

2.1 复合材料的可设计性26

2.2 复合材料结构设计方法28

2.2.1 设计步骤28

2.2.2 设计条件29

2.2.3 设计类型30

2.2.4 材料设计30

2.2.5 结构设计34

2.3 复合效应36

2.3.1 线性复合效应37

2.3.2 非线性复合效应37

2.4 复合准则38

2.4.1 力学性能复合准则38

2.4.2 物理性能复合准则43

2.4.3 组合复合44

2.5 复合材料设计的新途径44

2.5.1 复合材料的一体化设计44

2.5.2 复合材料及其结构的软设计45

2.5.3 复合材料的宏观、细观（介观）及微观设计45

2.5.4 复合材料及其结构的虚拟设计46

参考文献48

第3章 金属基复合材料的增强体材料51

3.1 增强体材料的特点51

3.2 连续增强体52

3.2.1 纤维类52

3.2.2 骨架类60

3.3 非连续增强体62

3.3.1 晶须类62

3.3.2 颗粒类64

3.3.3 微珠67

3.3.4 石墨烯69

3.3.5 碳纳米管74

参考文献77

第4章 金属基复合材料的界面控制80

4.1 复合材料界面的基本概念80

4.1.1 界面的定义80

4.1.2 界面的结合类型80

4.1.3 界面的作用（界面效应）82

4.1.4 界面的润湿性82

4.2 金属基复合材料的界面特点83

4.2.1 界面的类型84

4.2.2 界面的典型结构85

4.2.3 界面稳定性的影响因素86

4.2.4 残余应力87

4.3 金属基复合材料的界面反应88

4.3.1 界面的相容性88

4.3.2 界面反应的种类88

4.4 金属基复合材料的界面控制90

4.4.1 增强体材料的表面处理90

4.4.2 向基体添加特定元素91

4.4.3 优化制备工艺方法和参数91

4.5 金属基复合材料的界面表征方法92

4.5.1 界面润湿性的表征92

4.5.2 界面微观组织结构和成分的表征93

4.5.3 界面结合强度的表征93

4.5.4 界面残余应力的表征95

4.6 金属基复合材料的界面优化设计97

参考文献98

第5章 金属基复合材料的制备技术103

5.1 金属基复合材料的制备技术的要求、关键和分类103

5.1.1 制备技术的要求103

5.1.2 制备技术的关键103

5.1.3 制备技术的分类104

5.2 固态法105

5.2.1 粉末冶金法105

5.2.2 变形压力加工107

5.2.3 扩散粘接法108

5.2.4 爆炸焊接法110

5.3 液态法111

5.3.1 液态浸渍法111

5.3.2 搅拌铸造法114

5.3.3 共喷沉积法116

5.3.4 3D打印技术117

5.4 原位合成法118

5.4.1 定向凝固法118

5.4.2 反应自生成法119

5.5 梯度复合技术124

5.5.1 物理气相沉积技术124

5.5.2 化学气相沉积技术124

5.5.3 电镀、化学镀和复合镀技术125

5.5.4 喷涂和激光熔覆技术126

参考文献127

第6章 镁基复合材料129

6.1 长纤维增强镁基复合材料129

6.1.1 碳纤维增强镁基复合材料显微组织129

6.1.2 碳纤维增强镁基复合材料界面129

6.1.3 碳纤维增强镁基复合材料力学性能131

6.2 短纤维增强镁基复合材料132

6.2.1 晶须增强镁基复合材料132

6.2.2 短碳纤维增强镁基复合材料134

6.3 颗粒增强镁基复合材料136

6.3.1 微米颗粒增强镁基复合材料136

6.3.2 亚微米颗粒增强镁基复合材料140

6.3.3 纳米颗粒镁基复合材料145

6.4 碳纳米材料增强镁基复合材料150

6.4.1 碳纳米管增强镁基复合材料150

6.4.2 石墨烯增强镁基复合材料154

参考文献154

第7章 铝基复合材料158

7.1 概述158

7.2 铝基复合材料的设计和分类158

7.2.1 铝基复合材料的设计思路158

7.2.2 铝基复合材料的分类158

7.3 颗粒增强铝基复合材料159

7.3.1 颗粒增强铝基复合材料强化机制159

7.3.2 颗粒增强铝基复合材料失效机制159

7.3.3 颗粒增强铝基复合材料的应用160

7.4 三维连续相增强铝基复合材料160

7.4.1 双连续Al／陶瓷复合材料的特点160

7.4.2 Al/SiC双连续相复合材料162

参考文献168

第8章 钛基复合材料176

8.1 概述176

8.2 钛基复合材料的分类176

8.3 钛合金基体的选择177

8.4 增强体的选择178

8.5 钛基复合材料的制备方法178

8.5.1 熔铸法179

8.5.2 粉末冶金法179

8.5.3 机械合金化法179

8.5.4 自蔓延高温合成法180

8.6 热加工对钛基复合材料的影响180

8.6.1 挤压对钛基复合材料的影响180

8.6.2 锻造对钛基复合材料的影响181

8.6.3 轧制对钛基复合材料的影响181

8.7 石墨烯增强钛基复合材料182

8.7.1 石墨烯增强钛基复合材料的制备工艺182

8.7.2 石墨烯增强钛基复合材料微观组织187

8.7.3 石墨烯增强钛基复合材料力学性能190

8.7.4 石墨烯增强钛基复合材料界面结构193

8.7.5 石墨烯增强钛基复合材料强化机理195

参考文献198

第9章 非晶合金复合材料202

9.1 概述202

9.1.1 非晶合金的定义、性能和应用202

9.1.2 非晶合金复合材料的设计和分类205

9.2 原位内生晶体相增强非晶合金复合材料206

9.2.1 非相变增强非晶合金复合材料206

9.2.2 相变增强非晶合金复合材料209

9.3 颗粒增强非晶合金复合材料212

9.3.1 陶瓷颗粒／非晶合金复合材料212

9.3.2 金属颗粒／非晶合金复合材料213

9.4 丝束增强非晶合金复合材料215

9.4.1 钨丝／锆基非晶合金复合材料215

9.4.2 碳纤维／非晶合金复合材料230

9.5 骨架增强非晶合金复合材料231

9.5.1 多孔钨／锆基非晶合金复合材料231

9.5.2 多孔钛／镁基非晶合金复合材料241

9.5.3 多孔SiC/Zr基非晶合金复合材料246

参考文献252

第10章 高熵合金复合材料260

10.1 高熵合金的特点和性能260

10.1.1 高熵合金的特点260

10.1.2 高熵合金的性能263

10.2 双相结构高熵合金266

10.2.1 合金成分优化267

10.2.2 冷却速率对高熵合金显微组织的影响271

10.2.3 双相高熵合金的组织调控273

10.2.4 双相高熵合金的应变率相关力学行为284

10.3 非晶-高熵合金复合材料286

10.3.1 Al基非晶-高熵合金复合材料的制备287

10.3.2 烧结过程290

10.3.3 力学行为292

10.4 钨-高熵复合材料295

10.4.1 钨-高熵合金的润湿性能296

10.4.2 钨-高熵合金的组织和力学性能296

参考文献299

第11章 金属材料的构型复合化303

11.1 分级复合构型303

11.1.1 分级复合303

11.1.2 多芯复合304

11.2 叠层复合结构305

11.2.1 铺层结构305

11.2.2 环形结构306

11.2.3 层合板结构307

11.3 网状结构金属基复合材料308

11.3.1 设计与制备308

11.3.2 变形与成型309

11.3.3 热处理改性310

11.4 仿生构型金属基复合材料312

11.4.1 梯度构型金属基复合材料313

11.4.2 贝壳珍珠层构型金属基复合材料316

参考文献322