金屬基復(fù)合材料不僅具有高的比強(qiáng)度和比剛度，而且具有耐熱、耐磨、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞性能好等優(yōu)點，已成為21世紀(jì)發(fā)展?jié)摿薮蟮母咝阅苄虏牧现唬瑧?yīng)用前景十分廣闊。本書具有完整的金屬基復(fù)合材料內(nèi)容體系，系統(tǒng)介紹了金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)體材料、設(shè)計、制造技術(shù)、成形加工、界面及其表征、性能、損傷與失效、應(yīng)用等，內(nèi)容新穎，具有鮮明的科研反哺教學(xué)和產(chǎn)教融合特色。
新材料的研究、開發(fā)與應(yīng)用一直是當(dāng)代高新技術(shù)的重要內(nèi)容之一。復(fù)合材料，特別是金屬基復(fù)合材料，在新材料技術(shù)領(lǐng)域占有重要的地位，對促進(jìn)軍事和民用領(lǐng)域的高科技現(xiàn)代化起著至關(guān)重要的作用，因此備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界重視。
金屬基復(fù)合材料是以金屬或其合金為基體、與一種或幾種金屬或無機(jī)非金屬增強(qiáng)體人工結(jié)合而成的新型材料，在航空、航天、汽車、電子、軍工等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用，系統(tǒng)了解和學(xué)習(xí)金屬基復(fù)合材料已經(jīng)成為全國很多材料類專業(yè)人才培養(yǎng)的迫切需要。本書為滿足這一需求，在結(jié)合編者團(tuán)隊多年的研究成果、教學(xué)經(jīng)驗，并在參考現(xiàn)有相關(guān)專著、教材和學(xué)術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了全新的金屬基復(fù)合材料教材的體系和內(nèi)容，力求系統(tǒng)反映金屬基復(fù)合材料的最新學(xué)術(shù)與開發(fā)應(yīng)用成果。
本書編者長期從事金屬基復(fù)合材料的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和人才培養(yǎng)，先后承擔(dān)了國家“863”計劃、國家自然科學(xué)基金面上和重點項目、教育部重點科技項目、高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金項目以及江蘇省自然基金、工業(yè)支撐和重大科技成果轉(zhuǎn)化專項資金項目等30余項，在原位合成顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料方面的研究成果已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，獲得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時，編者在金屬基復(fù)合材料的課程教學(xué)方面也積累了豐富的經(jīng)驗，通過不斷凝練思路和完善內(nèi)容，形成了科教、產(chǎn)教協(xié)同育人的特色。本書以金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)體材料—設(shè)計—制造技術(shù)—成形加工—界面及其表征—性能—損傷與失效—應(yīng)用為主線，內(nèi)容新穎，系統(tǒng)實用。
本書結(jié)合近十年來金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域的最新學(xué)術(shù)和開發(fā)應(yīng)用成果，已被列入江蘇省重點教材建設(shè)項目。本書由江蘇大學(xué)趙玉濤教授、陳剛教授任主編，焦雷副教授、怯喜周副教授、張振亞博士、陳飛博士等人參與了本書的編寫工作，吳繼禮博士、汪存龍博士、梁向鋒博士參與了本書修改與校對工作。本書由上海交通大學(xué)范同祥教授主審。在編寫過程中參考了許多文獻(xiàn)資料，主要文獻(xiàn)已列于書末的參考文獻(xiàn)，在此謹(jǐn)向所有參考文獻(xiàn)的作者致以誠摯的謝意。
本書可作為材料類本科生、研究生的專業(yè)課程教材，參考教學(xué)學(xué)時數(shù)為32。
限于編者水平，書中難免有誤，懇請同行和讀者批評指正，以便補(bǔ)充和完善。
前言
第1章緒論1
1.1金屬基復(fù)合材料概述2
1.2金屬基復(fù)合材料特性4
1.3金屬基復(fù)合材料發(fā)展前沿及趨勢6
1.3.1金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展7
1.3.2新型金屬基復(fù)合材料8
1.3.3金屬基復(fù)合材料制造新技術(shù)9
本章思考題11
第2章增強(qiáng)體材料12
2.1增強(qiáng)體的分類13
2.1.1纖維13
2.1.2晶須13
2.1.3顆粒13
2.1.4其他14
2.2纖維增強(qiáng)體14
2.2.1碳纖維14
2.2.2硼纖維16
2.2.3碳化硅纖維17
2.2.4氧化鋁纖維20
2.3晶須增強(qiáng)體23
2.3.1晶須的分類23
2.3.2晶須的物理性質(zhì)24
2.3.3晶須的分散25
2.4顆粒增強(qiáng)體25
2.5其他增強(qiáng)體26
2.5.1金屬絲26
2.5.2碳納米管27
2.5.3石墨烯29
本章思考題30
第3章金屬基復(fù)合材料的設(shè)計32
3.1金屬基復(fù)合材料設(shè)計基礎(chǔ)32
3.1.1復(fù)合效應(yīng)32
3.1.2復(fù)合材料的可設(shè)計性34
3.1.3復(fù)合材料設(shè)計的研究方法35
3.1.4復(fù)合材料的虛擬設(shè)計38
3.1.5原材料的選擇原則38
3.2金屬基結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的設(shè)計41
3.2.1基體的選擇41
3.2.2增強(qiáng)體的選擇43
3.2.3單向連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合
材料力學(xué)性能設(shè)計44
3.2.4短纖維增強(qiáng)金屬復(fù)合材料力學(xué)
性能設(shè)計49
3.2.5顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料力學(xué)
性能設(shè)計52
3.3金屬基功能復(fù)合材料的設(shè)計55
3.3.1基體的選擇55
3.3.2功能體的選擇56
3.3.3功能復(fù)合材料調(diào)整優(yōu)值的途徑56
3.3.4利用復(fù)合效應(yīng)創(chuàng)造新型功能
復(fù)合材料58
3.3.5物理性能設(shè)計58
3.3.6熱防護(hù)梯度功能材料設(shè)計63
本章思考題65
第4章金屬基復(fù)合材料的制造技術(shù)67
4.1金屬基復(fù)合材料制造技術(shù)概述67
4.1.1金屬基復(fù)合材料制造方法的
分類67
4.1.2制造技術(shù)應(yīng)具備的條件67
4.1.3金屬基復(fù)合材料制造的關(guān)鍵性
技術(shù)68
4.2固態(tài)制造技術(shù)68
4.2.1粉末冶金技術(shù)68
4.2.2熱壓和熱等靜壓技術(shù)69
4.2.3熱軋､熱擠壓和熱拉技術(shù)71
4.2.4爆炸焊接技術(shù)72
4.3液態(tài)制造技術(shù)72
4.3.1真空壓力浸滲技術(shù)72
4.3.2擠壓鑄造技術(shù)74
4.3.3液態(tài)金屬攪拌鑄造技術(shù)74
4.3.4液態(tài)金屬浸漬技術(shù)79
4.3.5共噴沉積技術(shù)81
4.4原位自生成技術(shù)83
4.4.1定向凝固法83
4.4.2反應(yīng)自生成法83
4.5表面復(fù)合技術(shù)92
4.5.1物理氣相沉積技術(shù)92
4.5.2化學(xué)氣相沉積技術(shù)93
4.5.3熱噴涂技術(shù)93
4.5.4電鍍､化學(xué)鍍和復(fù)合鍍技術(shù)94
本章思考題95
第5章金屬基復(fù)合材料的成形加工96
5.1金屬基復(fù)合材料液態(tài)成形96
5.1.1常規(guī)鑄造成形96
5.1.2特種鑄造成形100
5.1.33D打印102
5.2金屬基復(fù)合材料塑性成形105
5.2.1塑性成形的力學(xué)基礎(chǔ)105
5.2.2軋制成形106
5.2.3擠壓成形108
5.2.4拉拔成形110
5.2.5超塑性成形111
5.3金屬基復(fù)合材料連接技術(shù)113
5.3.1連接方法及其特點113
5.3.2不同連接技術(shù)的比較118
5.3.3新型連接技術(shù)119
5.4金屬基復(fù)合材料機(jī)械加工122
5.4.1切削加工123
5.4.2磨削加工136
本章思考題142
第6章金屬基復(fù)合材料的界面及其
表征143
6.1界面的定義143
6.2界面的特征143
6.2.1界面的結(jié)合機(jī)制144
6.2.2界面分類及界面模型145
6.2.3界面的物理化學(xué)特性147
6.2.4界面的穩(wěn)定性161
6.2.5界面結(jié)構(gòu)及界面反應(yīng)163
6.2.6界面對性能的影響166
6.2.7界面優(yōu)化與界面反應(yīng)控制169
6.3金屬基復(fù)合材料的界面設(shè)計170
6.3.1界面結(jié)合特性設(shè)計170
6.3.2界面設(shè)計優(yōu)化的系統(tǒng)工程171
6.3.3計算機(jī)模擬在界面設(shè)計中的
應(yīng)用173
6.4金屬基復(fù)合材料的界面表征177
6.4.1界面組成及成分變化177
6.4.2界面區(qū)的位錯分布178
6.4.3界面強(qiáng)度的表征178
6.4.4界面殘余應(yīng)力的測定181
6.4.5界面殘余應(yīng)變的原位測定182
6.4.6界面斷裂的原位觀察分析184
6.4.7界面結(jié)構(gòu)的高分辨觀察及其
計算機(jī)模擬184
本章思考題187
第7章金屬基復(fù)合材料的性能188
7.1金屬基復(fù)合材料的性能簡介188
7.2長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料192
7.2.1硼纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料193
7.2.2硼纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料195
7.2.3碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料195
7.2.4碳纖維增強(qiáng)銀基復(fù)合材料196
7.2.5碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料197
7.2.6碳纖維增強(qiáng)鉛基復(fù)合材料198
7.2.7碳化硅纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料198
7.2.8碳化硅纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料199
7.2.9纖維增強(qiáng)金屬間化合物200
7.3短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料202
7.3.1短纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料202
7.3.2短纖維增強(qiáng)鋅基復(fù)合材料204
7.3.3短纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料205
7.4晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料205
7.4.1晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料205
7.4.2晶須增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料210
7.5顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料212
7.5.1顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料212
7.5.2顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料216
7.5.3顆粒增強(qiáng)鋅基復(fù)合材料216
7.5.4顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料217
7.5.5顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料219
7.6混雜增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料性能220
7.6.1室溫力學(xué)性能220
7.6.2耐磨性能221
7.6.3熱物理性能221
7.6.4高溫性能2
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