复合材料手册 4 金属基复合材料2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

复合材料手册 4 金属基复合材料PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 指南1

1.1 概述1

1.1.1 引言1

1.1.2 目的1

1.1.3 适用范围2

1.1.3.1 第1章指南2

1.1.3.2 第2章金属基复合材料设计指南2

1.1.3.3 第3章材料性能数据3

1.1.4 文档的使用和限制3

1.1.4.1 信息来源3

1.1.4.2 数据使用和应用指南3

1.1.4.3 强度性能和许用值术语4

1.1.4.4 参考文献的使用4

1.1.4.5 商标和专利产品名称的使用4

1.1.4.6 毒性、健康危害与安全4

1.1.4.7 消耗臭氧层化学制品4

1.1.5 审批程序5

1.1.6 符号、缩写和单位制5

1.1.6.1 符号与缩写5

1.1.6.1.1 组分性能12

1.1.6.1.2 单层与层合板13

1.1.6.1.3 下标14

1.1.6.1.4 上标15

1.1.6.1.5 首字母缩写词16

1.1.6.2 材料体系编码18

1.1.6.3 单位制19

1.1.7 定义20

参考文献33

1.2 金属基复合材料（MMC）简介34

1.2.1 引言34

1.2.2 MMC体系34

1.2.2.1 体系定义34

1.2.2.2 与其他材料／复合材料的区别35

1.2.3 基体材料35

1.2.3.1 基体材料的作用35

1.2.3.2 基体材料的形式36

1.2.3.3 基体材料的类型36

1.2.3.3.1 铝37

1.2.3.3.2 铜38

1.2.3.3.3 铁39

1.2.3.3.4 镁39

1.2.3.3.5 镍39

1.2.3.3.6 钛39

1.2.4 增强体材料39

1.2.4.1 增强体种类39

1.2.4.2 增强体的作用40

1.2.4.3 增强体成分40

1.2.5 增强体涂层40

1.2.5.1 涂层的作用40

1.2.5.2 涂层的类型40

1.2.6 制造过程41

1.2.6.1 概述和总说明41

1.2.6.2 组合和固结41

1.2.6.2.1 粉末共混合固结41

1.2.6.2.2 固结扩散连接41

1.2.6.2.3 气相沉积42

1.2.6.2.4 挤压铸造和压力浸渗42

1.2.6.2.5 喷射沉积42

1.2.6.2.6 浆料浇铸（复合铸造法）42

1.2.6.2.7 反应合成（原位复合材料）43

1.2.6.3 热机械加工43

1.2.6.4 近净形制备工艺43

1.2.7 产品形式43

1.2.7.1 中间体43

1.2.7.2 标准43

1.2.7.3 选择性增强体组分43

1.2.8 二次加工工艺43

1.2.8.1 概述与总说明43

1.2.8.2 成形43

1.2.8.3 加工43

1.2.8.4 连接43

1.2.8.4.1 MMC连接方法的定性评估43

1.2.8.4.2 连接MMC时存在的潜在问题45

1.2.8.4.3 可选连接方法的分类和讨论46

1.2.8.5 热处理51

1.2.8.6 涂层和表面处理51

1.2.9 质量保证51

1.2.9.1 组分51

1.2.9.2 预制体51

1.2.9.3 成品51

1.2.9.4 统计过程控制51

1.2.10 修理51

1.2.10.1 加工中51

1.2.10.2 服役中51

参考文献51

1.3 材料表征实验方案53

1.3.1 引言53

1.3.1.1 目标53

1.3.1.2 数据分类53

1.3.2 要求53

1.3.2.1 试验方法选择53

1.3.2.2 实验条件的选择54

1.3.2.3 试样数和采样54

1.3.2.4 试样准备55

1.3.2.5 数据文档要求清单58

1.3.3 材料谱系61

1.3.3.1 增强体61

1.3.3.2 增强体尺寸61

1.3.3.3 增强体涂层61

1.3.3.4 基体61

1.3.3.5 中间形态表征61

1.3.3.5.1 金属化纤维62

1.3.3.5.2 单带62

1.3.3.5.3 单层62

1.3.3.5.4 特殊形式62

1.3.3.6 复合材料62

1.3.4 连续纤维增强金属基复合材料组分材料性能62

1.3.4.1 静态性能数据类型62

1.3.4.1.1 筛选数据62

1.3.4.1.2 平均值数据62

1.3.4.1.3 完全批准数据62

1.3.4.2 复合材料疲劳性能测试63

1.3.4.3 复合材料热机械性能测试64

1.3.4.4 复合材料物理性能测试64

1.3.4.5 中间形态表征65

1.3.4.5.1 金属化纤维65

1.3.4.5.2 单带65

1.3.4.5.3 单层65

1.3.4.5.4 特殊形式65

1.3.4.6 组分表征65

1.3.4.6.1 纤维性能测试65

1.3.4.6.2 基体65

1.3.5 非连续增强金属基复合材料组分材料性能66

1.3.5.1 筛选66

1.3.5.2 完全批准数据测试要求66

1.3.5.2.1 复合材料静态性能测试66

1.3.5.2.2 复合材料疲劳性能测试66

1.3.5.2.3 复合材料热机械性能测试66

1.3.5.2.4 复合材料物理性能测试66

1.3.5.2.5 复合材料腐蚀性能测试66

参考文献67

1.4 复合材料测试及分析方法67

1.4.1 引言67

1.4.2 连续纤维增强金属基复合材料力学性能测试方法67

1.4.2.1 拉伸67

1.4.2.2 压缩67

1.4.2.3 剪切（面内）68

1.4.2.4 疲劳68

1.4.2.4.1 适用范围68

1.4.2.4.2 试样设计69

1.4.2.4.3 波形69

1.4.2.4.4 控制模式69

1.4.2.4.5 压缩加载69

1.4.2.4.6 失效69

1.4.2.4.7 数据报告69

1.4.2.5 疲劳裂纹扩展速率70

1.4.2.6 蠕变／应力断裂73

1.4.2.7 销型承载拉伸73

1.4.2.8 销型承载压缩73

1.4.2.9 填充孔拉伸73

1.4.2.10 开孔拉伸／缺口灵敏度73

1.4.2.11 弯曲（三点弯曲）73

1.4.2.12 填充孔压缩73

1.4.2.13 纤维压出试验73

1.4.2.13.1 背景73

1.4.2.13.2 概述74

1.4.2.13.3 方法描述75

1.4.2.13.4 意义和应用75

1.4.2.13.5 设备75

1.4.2.13.6 压头76

1.4.2.13.7 支撑板77

1.4.2.13.8 声发射传感器77

1.4.2.13.9 位移传感器77

1.4.2.13.10 用显微镜／照相机进行远距离观察78

1.4.2.13.11 测试试样准备78

1.4.2.13.12 实验程序79

1.4.2.13.13 环境影响80

1.4.2.13.14 结果分析81

1.4.2.14 显微硬度83

1.4.2.15 热机械疲劳（TMF）（同相位／反相位）83

1.4.2.15.1 适用范围83

1.4.2.15.2 试样设计83

1.4.2.15.3 温度控制和测量83

1.4.2.15.4 波形84

1.4.2.15.5 相位84

1.4.2.15.6 实验前测量85

1.4.2.15.7 开始试验86

1.4.2.15.8 数据报告86

1.4.2.16 残余强度和刚度86

1.4.2.17 承载疲劳87

1.4.2.18 开孔疲劳87

1.4.2.19 充填孔疲劳87

1.4.2.20 腐蚀疲劳87

1.4.2.21 应力腐蚀开裂87

1.4.2.22 摩擦87

1.4.2.23 冲击87

1.4.2.24 阻尼87

1.4.3 非连续增强金属基复合材料的力学性能实验方法87

1.4.3.1 拉伸87

1.4.3.2 压缩87

1.4.3.3 剪切（面内）87

1.4.3.4 断裂韧性87

1.4.3.5 疲劳87

1.4.3.6 疲劳裂纹扩展87

1.4.3.7 蠕变／应力断裂87

1.4.3.8 腐蚀疲劳87

1.4.3.9 应力腐蚀开裂88

1.4.3.10 摩擦88

1.4.3.11 冲击88

1.4.3.12 阻尼88

1.4.4 物理性能测试方法88

1.4.4.1 密度88

1.4.4.2 纤维体积分数88

1.4.5 显微结构分析技术88

1.4.5.1 钛基复合材料88

1.4.6 化学分析技术90

1.4.6.1 碳和硫的分析90

1.4.6.2 惰性气体熔融法测定氧和氮91

1.4.7 无损评价试验方法92

1.4.8 环境影响试验方法92

1.4.8.1 腐蚀及腐蚀试验方法92

1.4.8.1.1 中性盐雾94

1.4.8.1.2 循环腐蚀试验95

1.4.9 中间相和界面的试验方法96

参考文献96

1.5 中间形态的试验和分析方法102

1.5.1 引言102

1.5.2 力学性能试验方法102

1.5.3 物理性能试验方法102

1.5.4 显微结构分析技术102

1.5.5 化学分析技术102

1.5.6 无损评价试验方法102

1.6 纤维试验和分析方法102

1.6.1 引言102

1.6.2 力学性能试验方法102

1.6.2.1 拉伸试验102

1.6.2.2 蠕变和蠕变断裂103

1.6.2.3 弯曲应力松弛104

1.6.3 物理性能试验方法104

1.6.3.1 密度104

1.6.4 显微结构分析技术104

1.6.5 化学分析技术104

1.6.6 环境影响试验方法104

参考文献104

1.7 纤维浸润剂测试和分析方法105

1.7.1 引言105

1.7.2 物理性能试验方法105

1.7.3 化学分析技术105

1.8 纤维涂层、界面、中间相的试验和分析方法105

1.8.1 引言105

1.8.2 力学性能试验方法105

1.8.3 物理性能试验方法105

1.8.4 显微结构分析技术105

1.8.5 化学分析技术105

1.9 基体试验和分析方法105

1.9.1 引言105

1.9.2 力学试验方法106

1.9.2.1 拉伸106

1.9.2.2 蠕变106

1.9.2.3 应力松弛106

1.9.2.4 疲劳106

1.9.2.5 疲劳裂纹扩展106

1.9.3 物理试验方法107

1.9.3.1 密度107

1.9.4 显微结构分析技术107

1.9.4.1 钛合金显微结构分析技术107

1.9.4.2 铝合金显微结构分析技术107

1.9.5 化学分析技术107

1.9.6 环境效应试验方法107

参考文献107

1.10 结构敏感性能表征108

1.10.1 引言108

1.10.2 机械紧固连接108

1.10.3 胶接、钎焊和焊接连接108

1.10.4 曲面形状108

1.10.5 结构设计细节108

1.10.6 过渡和其他特定区域109

1.10.7 尺寸效应109

1.10.8 其他主题109

1.11 数据分析109

1.11.1 概述109

1.11.2 基于统计分析的材料性能计算程序109

1.11.3 计算程序的样本109

1.11.4 统计表109

2 金属基复合材料设计指南110

2.1 概述110

2.1.1 引言110

2.1.2 本章的目的、范围和结构110

2.2 数据的使用110

2.3 结构设计与分析110

2.3.1 引言110

2.3.1.1 分析方法的分级111

2.3.1.2 基本概念111

2.3.2 一般设计指南113

2.3.3 分析方法（连续纤维增强金属基复合材料）114

2.3.3.1 微观力学114

2.3.3.1.1 一般关系115

2.3.3.1.2 有效弹性性能116

2.3.3.1.3 残余应力120

2.3.3.1.4 纤维-基体结合强度123

2.3.3.1.5 总体非弹性应变127

2.3.3.2 粘塑性本构关系130

2.3.3.2.1 轴向拉伸响应131

2.3.3.2.2 轴向压缩响应131

2.3.3.2.3 横向拉伸响应131

2.3.3.2.4 横向压缩响应131

2.3.3.3 宏观力学模型131

2.3.3.3.1 有效弹性性质131

2.3.3.3.2 有效强度137

2.3.3.3.3 蠕变148

2.3.3.3.4 多向作用151

2.3.3.4 损伤容限151

2.3.3.5 耐久性151

2.3.3.6 寿命预测151

2.3.4 设计指南（非连续纤维增强金属基复合材料）151

2.3.4.1 微观力学151

2.3.4.1.1 常规关系152

2.3.4.1.2 有效弹性性能152

2.3.4.1.3 纤维-基体结合强度152

2.3.4.1.4 非弹性机制和损伤152

2.3.4.2 粘塑性本构关系152

2.3.4.2.1 拉伸行为152

2.3.4.2.2 压缩行为152

2.3.4.2.3 剪切行为152

2.3.4.3 裂纹扩展行为152

2.3.4.4 耐久性152

2.3.4.5 寿命预测152

参考文献152

2.4 应用和案例研究155

2.4.1 结构应用的组件155

2.4.2 摩擦应用的组件155

2.4.3 热控应用的组件155

2.4.4 热膨胀控制的组件155

2.4.5 其他复杂的应用155

3 材料性能数据156

3.1 概述156

3.1.1 引言156

3.1.2 本章的目的、范围以及结构156

3.1.3 数据描述156

3.1.3.1 性能及定义156

3.1.3.1.1 符号156

3.1.3.2 表格格式156

3.1.3.3 疲劳数据164

参考文献165

3.2 增强体性能165

3.2.1 引言165

3.2.2 氧化铝纤维165

3.2.2.1 简介165

3.2.2.2 原始Nextel TM610纤维166

3.2.3 硼纤维168

3.2.4 碳化硼纤维168

3.2.5 碳和石墨168

3.2.6 碳化硅纤维168

3.2.6.1 原始SCS-6纤维168

3.2.6.2 原始和萃取的SCS-6纤维171

3.2.6.3 SCS-6纤维177

参考文献180

3.2.7 钢纤维180

3.2.8 钨纤维180

3.2.9 其他纤维180

3.2.10 其他增强体180

3.3 基体材料的性能180

3.3.1 引言180

3.3.2 铝181

3.3.3 铜181

3.3.4 镁181

3.3.5 钛181

3.3.5.1 Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn（NASA-GRC）181

3.3.6 其他195

3.4 纤维涂层性能195

3.4.1 引言195

3.4.2 碳195

3.4.3 二硼化钛195

3.4.4 氧化钇195

3.4.5 其他195

3.5 铝基复合材料性能195

3.5.1 引言195

3.5.2 氧化铝／铝195

3.5.2.1 Nextel 610／纯Al板195

3.5.3 硼／铝199

3.5.4 碳化硼／铝199

3.5.5 石墨／铝199

3.5.6 碳化硅／铝200

3.5.7 钢／铝200

3.5.8 钨／铝200

3.5.9 其他／铝200

3.6 铜基复合材料性能200

3.6.1 引言200

3.6.2 石墨／铜200

3.6.3 其他／铜200

3.7 镁基复合材料性能201

3.7.1 引言201

3.7.2 石墨／镁201

3.7.3 氧化铝／镁201

3.7.4 其他／镁201

3.8 钛基复合材料性能201

3.8.1 引言201

3.8.2 碳化硅／钛201

3.8.2.1 SCS-6/Ti-15-3201

3.8.2.1.1 SCS-6/Ti-15-3拉伸201

3.8.2.1.2 SCS-6/Ti-15-3疲劳226

3.8.2.2 TRIMARC-1/Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo线／纤维缠绕板234

3.8.2.3 SCS-6/Ti-6Al-4V纤维／粉末255

3.8.2.3.1 静态性能256

3.8.2.3.2 SCS-6/Ti-6Al-4V纤维／粉末259

3.8.2.3.3 疲劳292

3.8.2.3.4 疲劳裂纹扩展296

参考文献300

3.8.3 氧化铝／钛301

3.8.4 其他／钛301

3.9 其他基体复合材料301

附录A 典型压出试验数据302

A1．纤维压出302

附录B 基体材料原始数据表304

B1．铝304

B2．铜305

B3．镁305

B4．钛306

B4.1 Ti15V3Cr3Al-3Sn（3.3.5.1节）306

附录C 金属基复合材料的原始数据表310

C1．铝311

C1.1 Nextel 610/SP Al（3.5.2.1节）311

C2．铜321

C3．镁321

C4．钛322

C4.1 SiC/Ti-15-3（3.8.2.1.1 和3.8.2.1.2节）322

C4.2 TRIMARC-1/Ti 6-2-4-2（3.8.2.2节）345

C4.3 钛基复合板（3.8.2.3节）365