复合材料原理（第2版）

目　录

第1章　概论 1

1.1　物质与材料 1

1.2　复合材料的定义与特点 1

1.3　复合材料的组成与命名 3

1.4　复合材料的分类 3

1.5　复合材料的发展史 3

1.6　复合材料的应用 5

1.7　复合材料的发展方向 6

1.8　复合材料研究存在的问题 8

本章小结 10

思考题 10

第2章　增强体 11

2.1　纤维类增强体 11

2.1.1　玻璃纤维 12

2.1.2　硼纤维 15

2.1.3　碳纤维 18

2.1.4　SiC纤维 22

2.1.5　氧化铝纤维 27

2.2　晶须 28

2.2.1　制备 28

2.2.2　晶须的性能 30

2.3　颗粒增强体 31

2.3.1　颗粒增强体的制备 32

2.3.2　常用颗粒增强体的性能 36

2.4　微珠 36

2.5　碳纳米管 37

2.6　有机高分子纤维 39

2.6.1　芳香族聚酰胺纤维（中国名为芳纶纤维） 39

2.6.2　芳香族聚酯纤维 42

2.6.3　超高分子量聚乙烯纤维 43

2.7　金属丝 44

2.8　石墨烯 45

本章小结 46

思考题 47

第3章　复合理论 48

3.1　复合材料设计的原理 48

3.1.1　复合材料设计的类型 49

3.1.2　复合材料的设计步骤 50

3.1.3　复合材料设计的新途径 51

3.2　复合材料的复合效应 52

3.2.1　线性效应 52

3.2.2　非线性效应 53

3.3　复合材料的增强机制 54

3.3.1　颗粒增强机制 55

3.3.2　纤维增强原理 61

3.3.3　复合材料物理性能的复合原理 68

3.4　陶瓷基复合材料的强韧机理 69

3.4.1　纤维的强韧机理 69

3.4.2　晶须的强韧机理 71

3.4.3　颗粒增韧机制 73

本章小结 84

思考题 85

第4章　复合材料的界面理论 87

4.1　复合材料界面的基本概念 87

4.2　常见复合材料的界面 91

4.2.1　聚合物基复合材料的界面 91

4.2.2　金属基复合材料的界面 95

4.2.3　陶瓷基复合材料的界面 100

4.3　增强体的表面处理 102

4.3.1　玻璃纤维 102

4.3.2　碳纤维 106

4.3.3　Kevlar纤维 108

4.3.4　超高分子量聚乙烯纤维 108

4.3.5　金属基复合材料中纤维的表面处理 108

4.4　复合材料的界面表征方法 109

4.4.1　界面形态的表征 109

4.4.2　界面微观结构的表征 117

4.4.3　界面成分的表征 120

4.4.4　界面结合强度的表征 124

4.4.5　界面残余应力的表征 126

4.4.6　增强体表面性能的表征 127

4.5　界面的优化设计 128

本章小结 129

思考题 130

第5章　聚合物基复合材料 131

5.1　概述 131

5.1.1　聚合物基复合材料的分类 131

5.1.2　聚合物基复合材料的特点 131

5.1.3　聚合物基复合材料发展的五阶段 132

5.2　聚合物基体 133

5.2.1　聚合物的基本概念 133

5.2.2　常用聚合物基体 136

5.3　聚合物基复合材料的制备工艺 141

5.3.1　预浸料的制备工艺 142

5.3.2　手糊成型工艺 145

5.3.3　模压成型工艺 146

5.3.4　喷射成型工艺 147

5.3.5　拉挤成型工艺 147

5.3.6　连续缠绕工艺 148

5.4　聚合物基复合材料的力学性能 151

5.4.1　静态力学性能 151

5.4.2　疲劳性能 152

5.4.3　冲击韧性 153

5.5　聚合物基复合材料的界面 154

5.6　聚合物基复合材料的应用 155

本章小结 156

思考题 157

第6章　陶瓷基复合材料 158

6.1　陶瓷基复合材料的基体与增强体 158

6.1.1　陶瓷基复合材料的基体 158

6.1.2　瓷基复合材料的增强体 161

6.2　陶瓷基复合材料的种类 162

6.3　陶瓷基复合材料的制备工艺 164

6.3.1　粉体制备 164

6.3.2　成型 165

6.3.3　烧结 167

6.4　氧化物陶瓷基复合材料 170

6.4.1　Al2O3基复合材料 170

6.4.2　ZrO2陶瓷基复合材料 173

6.5　非氧化物陶瓷基复合材料 175

6.5.1　SiC陶瓷基复合材料 175

6.5.2　Si3N4陶瓷基复合材料 178

6.6　碳/碳复合材料 181

6.6.1　碳/碳复合材料的特点 181

6.6.2　碳/碳复合材料的制备工艺 182

6.6.3　碳/碳复合材料的性能 186

6.6.4　碳/碳复合材料的应用 191

6.7　陶瓷基复合材料的界面 192

本章小结 194

思考题 194

第7章　金属基复合材料 196

7.1　金属基复合材料和合金的区别与联系 196

7.2　金属基复合材料的分类 197

7.3　金属基复合材料的性能 199

7.4　金属基复合材料的制备工艺 201

7.4.1　内生型法 201

7.4.2　外生型法 206

7.5　铝基复合材料 210

7.5.1　增强体与基体 210

7.5.2　长纤维增强铝基复合材料 210

7.5.3　短纤维增强铝基复合材料 213

7.5.4　晶须、颗粒增强铝基复合材料 213

7.5.5　铝基复合材料的界面 219

7.6　镁基复合材料 219

7.7　钛基复合材料 223

7.8　金属间化合物基复合材料 226

7.9　铜基复合材料 230

本章小结 235

思考题 236

第8章　纳米复合材料 237

8.1　概述 237

8.2　纳米粉体的制备方法 243

8.2.1　物理类方法 243

8.2.2　化学类方法 244

8.3　纳米材料的表征 246

8.4　纳米复合材料的分类 246

8.5　金属基纳米复合材料 247

8.5.1　金属基纳米复合材料的制备方法 247

8.5.2　金属基纳米复合材料的结构与性能 250

8.5.3　金属基纳米复合材料的烧结行为 252

8.5.4　金属基纳米复合材料的应用与展望 252

8.6　陶瓷基纳米复合材料 253

8.6.1　陶瓷基纳米复合材料的制备方法 253

8.6.2　陶瓷基纳米复合材料的性能 254

8.6.3　陶瓷基纳米复合材料的烧结 256

8.6.4　陶瓷基纳米复合材料的应用与展望 257

8.7　聚合物基纳米复合材料 257

8.7.1　聚合物基纳米复合材料的分类 257

8.7.2　聚合物基纳米复合材料的制备方法 258

8.7.3　聚合物基纳米复合材料的性能 259

8.7.4　聚合物基纳米复合材料的应用与展望 260

8.8　纳米复合材料的发展前景 262

本章小结 262

思考题 263

第9章　遗态复合材料 264

9.1　植物的基本特征 264

9.2　基于木材模板的复合材料 265

9.3　基于木质材料模板的复合材料 269

9.3.1　木质碳/碳复合材料 270

9.3.2　木质碳/金属复合材料 271

9.4　基于叶片模板的复合材料 272

9.4.1　梧桐叶片遗态Fex/TiO2光催化复合材料 272

9.4.2　桂花叶脉遗态C/Fe2O3吸光复合材料 274

9.4.3　茭白叶片遗态Cu/C消光复合材料 274

9.5　基于稻壳、椰壳模板的复合材料 275

9.5.1　稻壳、椰壳遗态C/Fe电磁屏蔽复合材料 275

9.5.2　稻壳遗态光催化复合材料 276

9.6　基于硅藻土、螺旋藻模板的复合材料 278

9.6.1　硅藻土、螺旋藻遗态Cu/Ag导电复合微粒 278

9.6.2　硅藻土遗态吸附、过滤复合材料 279

9.7　基于其他模板的复合材料 279

9.7.1　叶绿素遗态TiO2/SiO2光催化复合材料 280

9.7.2　酵母菌遗态Ti-W-Si光催化复合空心微球 280

本章小结 281

思考题 281

第10章　超高性能水泥基复合材料 283

10.1　概　述 283

10.2　超高性能水泥基复合材料的制备方法 284

10.2.1　原材料 284

10.2.2　制备工艺 286

10.3　超高性能水泥基复合材料的性能 287

10.3.1　三点弯曲性能 287

10.3.2　单轴压缩性能 289

10.3.3　单轴拉伸性能 291

10.3.4　断裂性能 293

10.4　超高性能水泥基复合材料的应用与展望 296

本章小结 297

思考题 297

第11章　新型复合材料 298

11.1　分级结构复合材料 298

11.2　剪切增稠液柔性防护复合材料 302

11.3　细菌纤维素复合材料 306

本章小结 310

思考题 311

参考文献 3122100433B

本书首先介绍复合材料的基础部分：概论、增强体、复合理论、复合材料的界面理论，然后介绍应用最广的聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料、纳米复合材料、遗态复合材料、超高性能水泥基复合材料，最后介绍新型复合材料。每一部分内容均先从概念入手，再着重介绍其制备原理、材料性能及其应用。全书内容深度适中，表述由浅入深，通俗易懂。　

书中采用了作者业已发表和尚未发表的相关图片、曲线和数据外，同时引入一些反映当前复合材料最新的研究成果，包括复合材料的新概念、新知识、新理论、新技术和新工艺等。

本书可作为高等学校材料科学与工程学科本科生的学习用书，也可供相关学科与专业的研究生、教师和科技工作者使用。

第1章　概论 1

1．1　物质与材料 1

1．2　复合材料的定义与特点 1

1．3　复合材料的组成与命名 3

1．4　复合材料的分类 3

1．5　复合材料的发展史 3

1．6　复合材料的应用 5

1．7　复合材料的发展方向 6

1．8　复合材料研究存在的问题 8

本章小结 10

思考题 10

第2章　增强体 11

2．1　纤维类增强体 11

2．1．1　玻璃纤维 12

2．1．2　硼纤维 15

2．1．3　碳纤维 18

2．1．4　SiC纤维 22

2．1．5　氧化铝纤维 27

2．2　晶须 28

2．2．1　制备 28

2．2．2　晶须的性能 30

2．3　颗粒增强体 31

2．3．1　颗粒增强体的制备 32

2．3．2　常用颗粒增强体的性能 36

2．4　微珠 36

2．5　碳纳米管 37

2．6　有机高分子纤维 39

2．6．1　芳香族聚酰胺纤维（中国名为芳纶纤维） 39

2．6．2　芳香族聚酯纤维 42

2．6．3　超高分子量聚乙烯纤维 43

2．7　金属丝 44

2．8　石墨烯 45

本章小结 46

思考题 47

第3章　复合理论 48

3．1　复合材料设计的原理 48

3．1．1　复合材料设计的类型 49

3．1．2　复合材料的设计步骤 50

3．1．3　复合材料设计的新途径 51

3．2　复合材料的复合效应 52

3．2．1　线性效应 52

3．2．2　非线性效应 53

3．3　复合材料的增强机制 54

3．3．1　颗粒增强机制 55

3．3．2　纤维增强原理 61

3．3．3　复合材料物理性能的复合原理 68

3．4　陶瓷基复合材料的强韧机理 69

3．4．1　纤维的强韧机理 69

3．4．2　晶须的强韧机理 71

3．4．3　颗粒增韧机制 73

本章小结 84

思考题 85

第4章　复合材料的界面理论 87

4．1　复合材料界面的基本概念 87

4．2　常见复合材料的界面 91

4．2．1　聚合物基复合材料的界面 91

4．2．2　金属基复合材料的界面 95

4．2．3　陶瓷基复合材料的界面 100

4．3　增强体的表面处理 102

4．3．1　玻璃纤维 102

4．3．2　碳纤维 106

4．3．3　Kevlar纤维 108

4．3．4　超高分子量聚乙烯纤维 108

4．3．5　金属基复合材料中纤维的表面处理 108

4．4　复合材料的界面表征方法 109

4．4．1　界面形态的表征 109

4．4．2　界面微观结构的表征 117

4．4．3　界面成分的表征 120

4．4．4　界面结合强度的表征 124

4．4．5　界面残余应力的表征 126

4．4．6　增强体表面性能的表征 127

4．5　界面的优化设计 128

本章小结 129

思考题 130

第5章　聚合物基复合材料 131

5．1　概述 131

5．1．1　聚合物基复合材料的分类 131

5．1．2　聚合物基复合材料的特点 131

5．1．3　聚合物基复合材料发展的五阶段 132

5．2　聚合物基体 133

5．2．1　聚合物的基本概念 133

5．2．2　常用聚合物基体 136

5．3　聚合物基复合材料的制备工艺 141

5．3．1　预浸料的制备工艺 142

5．3．2　手糊成型工艺 145

5．3．3　模压成型工艺 146

5．3．4　喷射成型工艺 147

5．3．5　拉挤成型工艺 147

5．3．6　连续缠绕工艺 148

5．4　聚合物基复合材料的力学性能 151

5．4．1　静态力学性能 151

5．4．2　疲劳性能 152

5．4．3　冲击韧性 153

5．5　聚合物基复合材料的界面 154

5．6　聚合物基复合材料的应用 155

本章小结 156

思考题 157

第6章　陶瓷基复合材料 158

6．1　陶瓷基复合材料的基体与增强体 158

6．1．1　陶瓷基复合材料的基体 158

6．1．2　瓷基复合材料的增强体 161

6．2　陶瓷基复合材料的种类 162

6．3　陶瓷基复合材料的制备工艺 164

6．3．1　粉体制备 164

6．3．2　成型 165

6．3．3　烧结 167

6．4　氧化物陶瓷基复合材料 170

6．4．1　Al2O3基复合材料 170

6．4．2　ZrO2陶瓷基复合材料 173

6．5　非氧化物陶瓷基复合材料 175

6．5．1　SiC陶瓷基复合材料 175

6．5．2　Si3N4陶瓷基复合材料 178

6．6　碳/碳复合材料 181

6．6．1　碳/碳复合材料的特点 181

6．6．2　碳/碳复合材料的制备工艺 182

6．6．3　碳/碳复合材料的性能 186

6．6．4　碳/碳复合材料的应用 191

6．7　陶瓷基复合材料的界面 192

本章小结 194

思考题 194

第7章　金属基复合材料 196

7．1　金属基复合材料和合金的区别与联系 196

7．2　金属基复合材料的分类 197

7．3　金属基复合材料的性能 199

7．4　金属基复合材料的制备工艺 201

7．4．1　内生型法 201

7．4．2　外生型法 206

7．5　铝基复合材料 210

7．5．1　增强体与基体 210

7．5．2　长纤维增强铝基复合材料 210

7．5．3　短纤维增强铝基复合材料 213

7．5．4　晶须、颗粒增强铝基复合材料 213

7．5．5　铝基复合材料的界面 219

7．6　镁基复合材料 219

7．7　钛基复合材料 223

7．8　金属间化合物基复合材料 226

7．9　铜基复合材料 230

本章小结 235

思考题 236

第8章　纳米复合材料 237

8．1　概述 237

8．2　纳米粉体的制备方法 243

8．2．1　物理类方法 243

8．2．2　化学类方法 244

8．3　纳米材料的表征 246

8．4　纳米复合材料的分类 246

8．5　金属基纳米复合材料 247

8．5．1　金属基纳米复合材料的制备方法 247

8．5．2　金属基纳米复合材料的结构与性能 250

8．5．3　金属基纳米复合材料的烧结行为 252

8．5．4　金属基纳米复合材料的应用与展望 252

8．6　陶瓷基纳米复合材料 253

8．6．1　陶瓷基纳米复合材料的制备方法 253

8．6．2　陶瓷基纳米复合材料的性能 254

8．6．3　陶瓷基纳米复合材料的烧结 256

8．6．4　陶瓷基纳米复合材料的应用与展望 257

8．7　聚合物基纳米复合材料 257

8．7．1　聚合物基纳米复合材料的分类 257

8．7．2　聚合物基纳米复合材料的制备方法 258

8．7．3　聚合物基纳米复合材料的性能 259

8．7．4　聚合物基纳米复合材料的应用与展望 260

8．8　纳米复合材料的发展前景 262

本章小结 262

思考题 263

第９章　遗态复合材料 264

9．1　植物的基本特征 264

9．2　基于木材模板的复合材料 265

9．3　基于木质材料模板的复合材料 269

9．3．1　木质碳/碳复合材料 270

9．3．2　木质碳/金属复合材料 271

9．4　基于叶片模板的复合材料 272

9．4．1　梧桐叶片遗态Fex/TiO2光催化复合材料 272

9．4．2　桂花叶脉遗态C/Fe2O3吸光复合材料 274

9．4．3　茭白叶片遗态Cu/C消光复合材料 274

9．5　基于稻壳、椰壳模板的复合材料 275

9．5．1　稻壳、椰壳遗态C/Fe电磁屏蔽复合材料 275

9．5．2　稻壳遗态光催化复合材料 276

9．6　基于硅藻土、螺旋藻模板的复合材料 278

9．6．1　硅藻土、螺旋藻遗态Cu/Ag导电复合微粒 278

9．6．2　硅藻土遗态吸附、过滤复合材料 279

9．7　基于其他模板的复合材料 279

9．7．1　叶绿素遗态TiO2/SiO2光催化复合材料 280

9．7．2　酵母菌遗态Ti-W-Si光催化复合空心微球 280

本章小结 281

思考题 281

第10章　超高性能水泥基复合材料 283

10．1　概　述 283

10．2　超高性能水泥基复合材料的制备方法 284

10．2．1　原材料 284

10．2．2　制备工艺 286

10．3　超高性能水泥基复合材料的性能 287

10．3．1　三点弯曲性能 287

10．3．2　单轴压缩性能 289

10．3．3　单轴拉伸性能 291

10．3．4　断裂性能 293

10．4　超高性能水泥基复合材料的应用与展望 296

本章小结 297

思考题 297

第11章　新型复合材料 298

11．1　分级结构复合材料 298

11．2　剪切增稠液柔性防护复合材料 302

11．3　细菌纤维素复合材料 306

本章小结 310

思考题 311

参考文献 312

复合材料原理（第3版）

• 出版社： 清华大学出版社

• ISBN：9787302571827

• 版次：3

• 商品编码：12895477

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2021-07-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：396

• 字数：598000

本书首先介绍复合材料的基础部分：概论、增强体、基体、界面和复合理论，然后介绍应用最广的金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料、纳米复合材料、遗态复合材料，及超高性能水泥基复合材料，最后介绍几种新型复合材料。每一部分内容均先从概念入手，再着重介绍其制备原理、材料性能及其应用。全书内容深度适中，表述繁简结合，通俗易懂。

书中采用了作者业已发表和尚未发表的图片、曲线，同时注重引入一些反映当前复合材料z新研究成果，包括复合材料的新概念、新知识、新理论、新技术和新工艺等。