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《普通高等教育材料科學與工程"十二五"規劃教材:復合材料原理》首先介紹復合材料的基礎部分：概論、增強體、基體、界面和復合理論，然后介紹應用最廣的金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、聚合物基復合材料及納米復合材料，最后介紹幾種新型復合材料。
目次
第1章 概論
1.1 物質與材料
1.2 復合材料的定義與特點
1.3 復合材料的組成與命名
1.4 復合材料的分類
1.5 復合材料的發展史
1.6 復合材料的應用
1.7 復合材料的發展方向
1.8 復合材料研究存在的問題
思考題
第2章 增強體
2.1 纖維類增強體
2.1.1 玻璃纖維
2.1.2 硼纖維
2.1.3 碳纖維
2.1.4 SiC纖維
2.1.5 氧化鋁纖維
2.2 晶須
2.2.1 制備
2.2.2 晶須的性能
2.3 顆粒增強體
2.3.1 額粒增強體的制備
2.3.2 常用顆粒增強體的性能
2.4 微珠
2.5 碳納米管
2.6 有機高分子纖維
2.6.1 芳香族聚酰胺纖維(中國名為芳綸纖維)
2.6.2 芳香族聚酯纖維
2.6.3 超高分子量聚乙烯纖維
2.7 金屬絲
2.8 石墨烯
思考題
第3章 復合理論
3.1 復合材料設計的原理
3.1.1 復合材料設計的類型
3.1.2 復合材料的設計步驟
3.1.3 復合材料設計的新途徑
3.2 復合材料的復合效應
3.2.1 線性效應
3.2.2 非線性效應
3.3 復合材料的增強機制
3.3.1 顆粒增強機制
3.3.2 纖維增強原理
3.3.3 復合材料物理性能的復合原理
3.4 陶瓷基復合材料的強韌機理
3.4.1 纖維的強韌機理
3.4.2 晶須的強韌機理
3.4.3 顆粒增韌機制
思考題
第4章 復合材料的界面理論
4.1 復合材料界面的基本概念
4.2 常見復合材料的界面
4.2.1 聚合物基復合材料的界面
4.2.2 金屬基復合材料的界面
4.2.3 勾瓷基復合材料的界面
4.3 曾強體的表面處理
4.3.1 玻璃纖維
4.3.2 碳纖維
4.3.3 Kevlar纖維
4.3.4 超高分子量聚乙烯纖維
4.3.5 金屬基復合材料申纖維的表面處理
4.4 復合材料的界面表征方法
4.4.1 界面形態的表征
4.4.2 界面微觀結構的表征
4.4.3 界面成分的表征
4.4.4 界面結合強度的表征
4.4.5 界面殘余應力的表征
4.4.6 增強體表面性能的表征
4.5 界面的優化設計
思考題
第5章 聚合物基復合材料
5.1 概述
5.1.1 聚合物基復合材料的分類
5.1.2 聚合物基復合材料的特點
5.1.3 聚合物基復合材料發展的五階段
5.2 聚合物基體
5.2.1 聚合物的基本概念
5.2.2 常用聚合物基體
5.3 聚合物基復合材料的制備工藝
5.4 聚合物基復合材料的力學性能
5.5 聚合物基復合材料的界面
5.6 聚合物基復合材料的應用
思考題
第6章 陶瓷基復合材料
6.1 陶瓷基復合材料的基體與增強體
6.2 陶瓷基復合材料的種類
6.3 陶瓷基復合材料的制備工藝
6.3.1 粉體制備
6.3.2 成型
6.3.3 燒結
6.4 氧化物陶瓷基復合材料
6.4.1 Al2O3基復合材料
6.4.2 ZrO2陶瓷基復合材料
6.5 非氧化物陶瓷基復合材料
6.5.1 SiC陶瓷基復合材料
6.5.2 Si3N4陶瓷基復合材料
6.6 碳/碳復合材料
6.6.1 碳/碳復合材料的特點
6.6.2 碳/碳復合材料的制備工藝
6.6.3 碳/碳復合材料的性能
6.6.4 碳/碳復合材料的應用+
6.7 陶瓷基復合材料的界面
思考題
第7章 金屬基復合材料
7.1 金屬基復合材料與合金的區別與聯系
7.2 金屬基復合材料的分類
7.3 金屬基復合材料的性能
7.4 金屬基復合材料的制備工藝
7.4.1 內生型法
7.4.2 外生型法
7.5 鋁基復合材料
7.5.1 增強體與基體
7.5.2 長纖維增強鋁基復合材料
7.5.3 短纖維增強鋁基復合材料
7.5.4 晶須、顆粒增強鋁基復合材料
7.5.5 鋁基復合材料的界面
7.6 鎂基復合材料
7.7 鈦基復合材料
7.8 金屬間化合物基復合材料
思考題
第8章 納米復合材料
8.1 概述
8.2 納米粉體的制備方法
8.2.1 物理類方法
8.2.2 化學類方法
8.3 納米材料的表征
8.4 納米復合材料的分類
8.5 金屬基納米復合材料
8.5.1 金屬基納米復合材料的制備方法
8.5.2 金屬基納米復合材料的結構與性能
8.5.3 金屬基納米復合材料的燒結行為
8.5.4 金屬基納米復合材料的應用與展望
8.6 陶瓷基納米復合材料
8.6.1 陶瓷基納米復合材料的制備方法
8.6.2 陶瓷基納米復合材料的性能
8.6.3 陶瓷基納米復合材料的燒結
8.6.4 陶瓷基納米復合材料的應用與展望
8.7 聚合物基納米復合材料
8.7.1 聚合物基納米復合材料的分類
8.7.2 聚合物基納米復合材料的制備方法
8.7.3 聚合物基納米復合材料的性能
8.7.4 聚合物基納米復合材料的應用與展望
8.8 納米復合材料的發展前景
思考題
第9章 新型復合材料
9.1 分級結構復合材料
9.2 剪切增稠液柔性防護復合材料
9.3 細菌纖維素復合材料
思考題
參考文獻
書摘/試閱
3.反應燒結
反應燒結是通過化學反應直接形成陶瓷材料的方法。反應燒結可以是固—固、固—液，也可以是氣—固反應，反應燒結的特點是坯塊在燒結的過程中尺寸基本不變，可制得尺寸精確的構件，同時工藝簡單、經濟，適于大批量生產。缺點是合成的材料常常不致密，造成材料力學性能不高。目前反應燒結僅限于少量幾個體系：反應燒結氮化硅（Si3 N4）、氧氮化硅（Si2 ON2）和碳化硅（SiC）等。
反應燒結Si3N4是將多孔硅坯體在1400℃左右和燒結氣氛N2發生反應形成的Si3N4。由于是放熱反應，所以正確控制反應速度十分重要。如果反應速度過高，將會使坯塊局部溫度超過硅的熔點，這樣將阻礙反應的進一步進行。隨著反應的進行，氮氣擴散越來越困難，所以反應很難徹底，產品相對密度較低，一般只能達到理論密度的90％左右。
反應燒結SiC是將SiC—C多孔坯塊用液態硅在1550±～1650℃浸漬反應而制成的，致密性高，但會含有8％～10％的游離Si，降低其高溫性能。
4.微波燒結
微波是波長為1mm～1000mm的電磁波，微波加熱就是一種新型的加熱技術，它是利用物質在微波作用下發生的電子極化、原子極化、界面極化、偶極轉向極化等方式，將微波的電磁能轉化為熱能的。微波加熱具有整體性、瞬時性、選擇性、環境友好性、安全性及高效節能等特點。
傳統加熱，即加熱是以對流、輻射、傳導3種形式進行的，受熱塊體表面溫度高，心部溫度低，特別是反應時表面溫度會急速升高，塊體的熱應力也隨之驟增，甚至使塊體開裂。故傳統加熱存在著以下不足：①受熱體的熱應力大，易開裂；②能耗高；③制備周期長；④組織易粗化；⑤環境負擔重等。
根據材料在微波場中的吸波特性可將其分為：①透波型材料，主要是低損耗絕緣體，如大多數高分子材料及部分非金屬材料，可使微波部分反射及部分穿透，很少吸收微波；②全反射微波材料：主要是導電性能好的金屬材料，這些材料對微波的反射系數接近于1；③微波吸收型材料：主要是些介于金屬與絕緣體的反射電介質材料，包括紡織纖維材料、紙張、木材，陶瓷、水、石蠟等。
微波燒結技術制備出的陶瓷及其復合材料有：Al2O3、Al2O3—B4C、Y2O3—ZrO2、Al2O3—SiC等。微波加熱是將材料自身吸收的微波能轉化為材料內部分子的動能和勢能，熱量從材料內部產生，不同于傳統加熱。在這種加熱過程中，電磁能以波的形式滲透到介質內部，引起介質損耗而發熱，可實現材料整體同時均勻加熱，材料內部溫度梯度很小，甚至沒有，故其內部熱應力很小，因此微波燒結陶瓷可以實現快速升溫，其升溫速率甚至可高達5000℃／min～6000℃／min。
在微波電磁能的作用下，材料內部分子或離子動能增加，降低了燒結活化能，從而加速了陶瓷材料的致密化速度，縮短了燒結時間。同時由于擴散系數的提高，使得材料晶界擴散加強，陶瓷材料的致密度提高，從而實現了材料的低溫快速燒結。因此，采用微波燒結，燒結溫度可以低于常規燒結且材料性能會更優。
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