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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