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第1章 绪论 1

1.1 复合材料的发展 1

1.1.1 材料概述 1

1.1.2 复合材料的发展历史和意义 3

1.1.3 复合材料的应用和发展 7

1.1.4 复合材料的前景 10

1.2 复合材料的概念、结构及特点 10

1.2.1 复合材料的定义 10

1.2.2 复合材料的特点 12

1.2.3 复合材料的基本结构模式 14

1.2.4 复合材料的分类 15

1.2.5 复合材料的基本性能 18

1.2.6 复合材料目前存在的缺点 20

1.2.7 复合材料的命名 21

思考题 21

第2章 复合材料的界面理论和界面控制 22

2.1 复合材料的界面 22

2.1.1 复合材料界面的基本概念 22

2.1.2 润湿与结合 25

2.1.3 复合材料的界面控制 26

2.2 界面模型和界面类型 29

2.2.1 界面结合类型 29

2.2.2 界面模型 36

2.3 复合材料界面的要求 38

2.3.1 对界面的力学要求 38

2.3.2 对界面的物理化学要求 39

2.3.3 纤维复合材料受力时界面的力学环境 40

2.4 陶瓷基复合材料的增韧及界面控制 45

2.4.1 陶瓷基复合材料的增韧 45

2.4.2 纤维增强陶瓷基复合材料的界面控制 50

2.5 界面相的结构与性能表征 53

2.5.1 界面相的结构测试方法 53

2.5.2 界面相的力学性能表征 53

2.6 复合材料界面设计 55

2.7 复合材料界面理论 56

2.7.1 浸润性 57

2.7.2 界面黏结 58

思考题 60

第3章 复合材料的复合理论 61

3.1 复合材料增强机制 61

3.1.1 颗粒增强复合材料增强机制 61

3.1.2 纤维（包括晶须、短纤维）复合材料增强机制 63

3.2 纤维复合材料的复合法则——混合定律 63

3.2.1 混合定律 63

3.2.2 连续纤维单向增强复合材料的力学性能（单向层板） 64

3.2.3 短纤维增强复合材料的力学性能 65

3.2.4 复合材料其他物理性能的复合原理 65

思考题 67

第4章 纤维复合材料的设计及强度 68

4.1 复合材料的设计 68

4.1.1 概述 68

4.1.2 材料的使用性能、设计目标和设计类型 70

4.1.3 复合材料设计的原则 70

4.2 复合效应 72

4.3 复合材料设计的内容 75

4.3.1 单元组分材料的选择 75

4.3.2 复合材料制造方法的选择 75

4.4 单向连续纤维复合材料的宏观强度理论 76

4.4.1 最大应力强度判据 77

4.4.2 最大应变强度判据 78

4.4.3 Tsai-Hill强度判据 79

4.5 单向连续纤维复合材料的细观强度理论 80

4.5.1 复合材料细观力学的基本方法 80

4.5.2 纵向拉伸强度 84

4.5.3 纵向压缩强度 86

4.5.4 横向强度 87

4.5.5 面内剪切强度 88

4.6 短纤维复合材料的强度 91

4.6.1 应力传递理论 91

4.6.2 短纤维复合材料强度 93

4.7 单向复合材料的断裂 95

4.7.1 引言 95

4.7.2 累积损伤断裂的链式模型 96

4.7.3 接力传递断裂模型 98

4.7.4 复合断裂模型 100

4.7.5 断裂的能量吸收机制 104

思考题 108

第5章 高性能纤维复合材料的增强体 109

5.1 概述 109

5.1.1 增强体在复合材料中的作用 111

5.1.2 增强体的分类 112

5.1.3 高性能复合材料对纤维增强体的要求 112

5.1.4 纤维具有高强度的原因 112

5.2 玻璃纤维 113

5.2.1 玻璃纤维概述 113

5.2.2 玻璃纤维的种类 114

5.2.3 玻璃纤维的制造 116

5.2.4 玻璃纤维的结构 118

5.2.5 玻璃纤维的性能与应用 119

5.3 硼纤维 120

5.3.1 硼纤维概述 120

5.3.2 硼纤维的制造 121

5.3.3 硼纤维的结构和组织 122

5.3.4 硼纤维的性能 125

5.3.5 硼纤维的应用 125

5.4 碳纤维 126

5.4.1 碳纤维概述 126

5.4.2 碳纤维的制造 127

5.4.3 工艺过程中碳纤维的结构变化 131

5.4.4 碳纤维的性能 134

5.5 碳化硅纤维 138

5.5.1 化学气相沉积法制造的碳化硅纤维 138

5.5.2 聚合物转化碳化硅纤维 141

5.6 氧化铝纤维 147

5.6.1 制备氧化铝纤维的几种成功的方法 147

5.6.2 氧化铝纤维的性能及应用 149

5.7 晶须及其制造方法 150

5.7.1 概述 150

5.7.2 晶须的制造方法 151

5.7.3 晶须的性能、结构及应用 153

5.8 有机纤维 155

5.8.1 芳纶 155

5.8.2 超高分子量聚乙烯纤维 163

思考题 168

第6章 高性能纤维复合材料的基体材料 169

6.1 金属材料 169

6.1.1 选择基体的原则 170

6.1.2 结构复合材料的基体 171

6.1.3 功能用金属基复合材料的基体 172

6.2 陶瓷材料 173

6.2.1 玻璃 174

6.2.2 玻璃陶瓷 174

6.2.3 氧化物陶瓷 174

6.2.4 非氧化物陶瓷 174

6.3 聚合物材料 175

6.3.1 聚合物基体的种类、组分和作用 175

6.3.2 聚合物的结构与性能 176

6.3.3 热固性树脂 179

6.3.4 热塑性树脂 186

思考题 188

第7章 高性能纤维复合材料成型技术 189

7.1 聚合物基复合材料的成型 189

7.1.1 手糊工艺 189

7.1.2 模压成型工艺 195

7.1.3 RTM成型工艺 199

7.1.4 喷射成型工艺 200

7.1.5 连续缠绕成型工艺 200

7.1.6 拉挤成型工艺 201

7.1.7 挤出成型工艺 202

7.1.8 注射成型工艺 203

7.2 金属基复合材料的成型工艺 204

7.2.1 连续增强型金属基复合材料的制备 204

7.2.2 非连续型增强金属基复合材料的制备 205

7.3 陶瓷基复合材料的成型 207

7.3.1 纤维增强陶瓷基复合材料的加工与制备 207

7.3.2 晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工与制备 210

思考题 212

第8章 纤维复合材料的其他性能 213

8.1 纤维复合材料的疲劳性能 213

8.1.1 纤维复合材料的疲劳损伤 213

8.1.2 影响纤维复合材料疲劳性能的因素 215

8.2 纤维复合材料的蠕变性能和抗冲击性能 216

8.2.1 纤维复合材料的蠕变性能 216

8.2.2 纤维复合材料的抗冲击性能 216

8.3 环境对纤维复合材料力学性能的影响 219

8.3.1 大气对纤维复合材料力学性能的影响 219

8.3.2 湿态对纤维复合材料力学性能的影响 219

8.3.3 温度对纤维复合材料力学性能的影响 220

8.4 纤维复合材料的热、电性能 221

8.4.1 纤维复合材料的热膨胀系数 221

8.4.2 纤维复合材料的导热性能 222

8.4.3 纤维复合材料的电性能 222

思考题 223

参考文献 224

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