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第1章 绪论 1

1.1 复合材料的定义、分类及命名 2

1.1.1 复合材料的定义 2

1.1.2 复合材料的分类 3

1.1.3 金属基复合材料的分类 4

1.2 复合材料的研究历史及现状 6

1.2.1 历史悠久的复合材料 6

1.2.2 近代复合材料 7

1.2.3 现代复合材料 7

1.2.4 金属基复合材料 9

1.3 金属基复合材料的性能特点及应用 11

1.4 金属基复合材料的研究趋势与展望 14

1.4.1 存在的主要问题 14

1.4.2 最新研究进展及发展趋势 16

第2章 金属基复合材料设计基础 21

2.1 基体与增强物的相容性和润湿性 21

2.1.1 基体与增强体的润湿性 21

2.1.2 基体与增强物的相容性 24

2.2 复合效应 28

2.2.1 线性效应 28

2.2.2 非线性效应 29

2.3 复合材料的增强原理与增强系数 32

2.3.1 增强原理 32

2.3.2 增强系数（率） 34

2.4 复合材料的力学性能复合准则 35

2.4.1 复合材料的刚度 36

2.4.2 复合材料的强度 37

2.5 复合材料的物理性能复合准则 39

2.6 组合复合效应 41

2.7 复合材料设计原理及方法 42

2.7.1 复合材料设计的条件 43

2.7.2 设计目标和设计类型 44

2.7.3 复合材料设计的步骤 45

2.7.4 复合材料设计的内容 46

第3章 金属基复合材料的基体 49

3.1 金属基体的选择原则 49

3.1.1 金属基复合材料的使用要求 50

3.1.2 金属基复合材料的组成特点 50

3.1.3 基体与增强体的相容性 51

3.2 结构复合材料的金属基体 52

3.2.1 用于450℃以下的金属基体——铝、镁合金 52

3.2.2 用于450～650℃的复合材料的金属基体 55

3.2.3 用于1000℃以上的高温复合材料的金属基体 56

3.3 功能复合材料的金属基体 60

第4章 复合材料增强体 65

4.1 纤维类增强材料 65

4.1.1 碳纤维 65

4.1.2 硼纤维 73

4.1.3 碳化硅质纤维 75

4.1.4 氧化铝系列纤维 80

4.1.5 金属纤维 84

4.2 晶须类增强材料 86

4.2.1 晶须的生长机制 86

4.2.2 晶须的制备方法 88

4.2.3 晶须的性能及应用 92

4.3 颗粒类增强材料 93

4.3.1 颗粒类增强材料的制备方法 93

4.3.2 颗粒类增强材料的特点及应用 95

4.4 增强体的表面处理方法 96

4.4.1 CVD法和PVD法 97

4.4.2 电镀和非电镀 100

4.4.3 喷涂 103

第5章 复合材料的界面、界面理论和界面控制 107

5.1 界面的基本概念 107

5.1.1 界面的定义 107

5.1.2 界面效应 108

5.1.3 界面结合类型 109

5.2 金属基复合材料的界面 112

5.2.1 金属基复合材料界面特点 113

5.2.2 界面模型 115

5.2.3 界面微观结构 117

5.2.4 界面稳定性 121

5.3 纤维复合材料受力时界面的力学环境 123

5.3.1 基本假设 123

5.3.2 连续纤维复合材料在纵向载荷下的界面应力状态 123

5.3.3 连续纤维复合材料在横向载荷下的界面应力状态 125

5.3.4 非连续纤维复合材料的界面力学性质 126

5.3.5 界面残余应力 129

5.4 金属基复合材料界面对性能的影响 130

5.4.1 连续纤维增强金属基复合材料的低应力破坏 131

5.4.2 界面对金属基复合材料力学性能的影响 132

5.4.3 界面对金属基复合材料内微区域性能的影响 133

5.5 对复合材料界面的要求 134

5.5.1 对界面的力学要求 134

5.5.2 对界面的物理化学要求 136

5.6 金属基复合材料的界面反应与控制 137

5.6.1 界面反应与界面结合强度 138

5.6.2 金属基复合材料界面反应控制 139

5.7 金属基复合材料的界面设计 144

第6章 金属基复合材料的制备技术 148

6.1 概述 148

6.1.1 对制造技术的要求 148

6.1.2 金属基复合材料制造的难点及解决途径 149

6.1.3 制造技术分类 151

6.2 固态制造技术 151

6.2.1 粉末冶金法 151

6.2.2 扩散粘接法（热压和热等静压技术） 153

6.2.3 变形压力加工法 156

6.2.4 爆炸焊接法 158

6.3 液态制造技术 159

6.3.1 液态金属浸渗法 159

6.3.2 液态金属搅拌铸造法 169

6.3.3 共喷沉积技术 174

6.3.4 热喷涂法 177

6.4 自生复合技术 178

6.4.1 定向凝固法 179

6.4.2 超大塑性变形法 183

6.4.3 反应合成法 184

6.5 典型复合材料的制备工艺概述 196

6.5.1 长纤维连续增强金属基复合材料制备工艺 196

6.5.2 短纤维、颗粒、晶须增强金属基复合材料的制备工艺 203

6.5.3 双金属层状复合材料制备技术 205

6.5.4 金属基纳米复合材料制备技术 210

第7章 复合材料的二次加工技术 213

7.1 压力加工方法和工艺 213

7.1.1 挤压与拉拔 214

7.1.2 轧制、模锻、旋压及热等静压 215

7.1.3 超塑性及薄板成型工艺 217

7.1.4 室温锥形金属包层法 218

7.1.5 滚压成型法 218

7.2 机械加工 219

7.2.1 机切削 219

7.2.2 电切割 220

7.2.3 高能光束（激光刀）及液体喷流切割（喷水刀） 220

7.2.4 加工方法及设备选择 221

7.3 复合材料的连接 222

7.3.1 机械连接 222

7.3.2 焊接连接 224

7.4 热处理技术 225

7.4.1 时效析出硬化处理 225

7.4.2 淬火强化处理 226

7.4.3 反应强化处理 226

7.4.4 均匀化处理 227

7.4.5 尺寸稳定化处理 227

7.5 表面处理 227

7.6 复合材料的修复 228

第8章 金属基复合材料的性能及应用 229

8.1 金属基复合材料的性能特点 229

8.1.1 硼纤维增强金属基复合材料的性能 234

8.1.2 碳纤维增强金属基复合材料的性能 236

8.1.3 SiC纤维增强金属基复合材料的性能 240

8.1.4 其他纤维增强金属基复合材料的性能 243

8.1.5 短纤维及晶须增强金属基复合材料的性能 245

8.1.6 颗粒增强金属基复合材料的性能 249

8.2 金属基复合材料的主要应用 252

8.2.1 航天与空间应用 252

8.2.2 航空及导弹等应用 254

8.2.3 在微电子系统中的应用 256

8.2.4 在其他领域的应用 256

第9章 金属基复合材料组织及性能的表征与测试技术 259

9.1 金属基复合材料的组织表征 259

9.1.1 试样制备 260

9.1.2 复合材料中增强体参数表征 261

9.1.3 增强体／基体界面组织结构表征 264

9.2 增强体组织及性能表征 266

9.2.1 增强体表面组织表征 266

9.2.2 纤维增强体力学性能表征 267

9.2.3 颗粒增强体参数的表征 270

9.3 界面结合强度表征 272

9.3.1 微观法 272

9.3.2 宏观法 274

9.3.3 模型法 274

9.4 复合材料力学性能测试技术 276

9.4.1 拉伸强度 277

9.4.2 弹性模量 280

9.4.3 弯曲性能 281

9.4.4 压缩性能 284

9.4.5 剪切性能 286

9.4.6 冲击性能 288

9.4.7 断裂韧性 290

9.4.8 疲劳裂纹扩展速率及疲劳强度 291

9.4.9 残余应力 293

9.5 复合材料物理性能测试 296

9.5.1 线胀系数 296

9.5.2 热导率的测定 299

9.5.3 内耗的测定 303

参考文献 307