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近年來，隨著節約能源、減輕環境污染的呼聲越 來越高，以鎂、鋁、鈦金屬等為代表 的輕金屬基復合材料的研究越來越熱，由于輕金屬基 復合材料具有高比強度、高比模 量，尺寸穩定性和耐熱性等主要特點，在航空、航天 、汽車等領域的應用也越來越廣泛。
在此背景下，作者金培鵬、韓麗、王金輝、唐彬彬、 陳逢源等將本團隊在輕金屬基復合材料研究方面的最 新研究成果并結合國內 外最新動態撰寫成《輕金屬基復合材料》一書。《輕 金屬基復合材料》介紹了輕金屬基復合材料的發展和 研究趨勢，總結了輕金 屬基復合材料的常見實用的制備技術和復合材料的界 面行為及界面優化，重點分析了 鎂、鋁、鈦基復合材料的微觀組織和相關性能，特別 是對鎂鋁基復合材料的性能改善方 法進行了詳述。同時，本書還介紹了復合材料的微觀 表征方法和分析方法。
本書可供從事輕金屬基復合材料研究的科技人員 參考，也可作為高等學校相關專 業師生的參考書。
在此背景下，作者金培鵬、韓麗、王金輝、唐彬彬、 陳逢源等將本團隊在輕金屬基復合材料研究方面的最 新研究成果并結合國內 外最新動態撰寫成《輕金屬基復合材料》一書。《輕 金屬基復合材料》介紹了輕金屬基復合材料的發展和 研究趨勢，總結了輕金 屬基復合材料的常見實用的制備技術和復合材料的界 面行為及界面優化，重點分析了 鎂、鋁、鈦基復合材料的微觀組織和相關性能，特別 是對鎂鋁基復合材料的性能改善方 法進行了詳述。同時，本書還介紹了復合材料的微觀 表征方法和分析方法。
本書可供從事輕金屬基復合材料研究的科技人員 參考，也可作為高等學校相關專 業師生的參考書。
作者簡介
金培鵬，男。工學博士，青海大學教授、碩士生導師，新西蘭奧克蘭大學博士生聯合培養導師，青海省自然科學與工程技術學科帶頭人。現任高性能輕金屬合金及深加工國家地方聯合工程研究中心主任，青海省新型輕合金及其深加工區域協同創新中心主任，青海省新型輕合金重點實驗室主任。青海大學機械工程學院院長。中國有色金屬學報、儀器儀表學報和材料熱處理學報等學術期刊審稿人。中國科技部國際合作項目評審專家和中國開發銀行有色金屬及有色冶金領域獨立評審專家。2010年獲中國鑄造學會鑄造獎。2012年獲得“寶鋼優秀教師獎”，2012年獲青海省“十一五”期間科技工作先進個人。2012年獲得青海省碩士研究生優秀指導教師。長期從事新型合金及其復合材料、復合材料力學等方面的研究，在鎂合金產品品質異常分析、鎂合金的回收技術、新工藝的開發和壓鑄用特殊新型鎂合金材料開發及合金制備方面有著長期的研究與開發經驗，在新型鎂合金的研發上有較好的技術儲備，研發了鍛造用鎂合金，突破了低成本鍛造鎂合金塑性成形的瓶頸。在新型合金及其復合材料領域主持科技部“973”前期專項計劃和科技部國際合作項目等20個項目的研究工作。在輕金屬基復合材料的研究方向上形成了特色，突破了輕金屬基復合材料塑性成型難的瓶頸，使得輕金屬基復合材料進行復雜塑性部件的加工成為可能，取得了具有國際先進水平的創新成果，發表學術論文50余篇，其中SCI收錄16篇，EI收錄9篇，最高影響因子3.5，最高單篇他引次數25次，獲得授權國家發明專利1項，獲得青海省成果3項。
名人/編輯推薦
《輕金屬基復合材料》可供從事輕金屬基復合材料研究的科技人員參考，也可作為高等學校相關專業師生的參考書。
目次
第1章總論
1.1輕金屬基復合材料的發展及分類
1.1.1輕金屬基復合材料的發展
1.1.2輕金屬基復合材料的分類和特征
1.2輕金屬基復合材料的研究趨勢和展望
1.2.1輕金屬基復合材料的研究趨勢
1.2.2輕金屬基復合材料展望
參考文獻
第2章輕金屬基復合材料基體和增強體
2.1輕金屬基復合材料的基體
2.1.1鋁合金
2.1.2鎂合金
2.1.3鈦合金
2.2輕金屬基復合材料的增強體
2.2.1顆粒類增強體
2.2.2纖維類增強體
2.2.3晶須類增強體
2.3輕金屬基復合材料強度的影響因素
2.3.1基體對強度的影響
2.3.2增強體對強度的影響
2.3.3增強體的類型對強度的影響
2.3.4增強體的體積分數對強度的影響
2.3.5增強體的分布狀態與形狀對強度的影響
2.3.6基體和增強體的相容性對強度的影響
2.3.7界面對強度的影響
2.3.8工藝對強度的影響
參考文獻
第3章輕金屬基復合材料的界面行為及界面優化
3.1界面的基本概念
3.1.1界面的定義
3.1.2界面的分類
3.1.3界面結合類型
3.1.4界面效應
3.2輕金屬基復合材料的界面反應
3.2.1界面反應的熱力學和動力學
3.2.2界面反應的分類
3.2.3常見輕金屬基復合材料的界面反應
3.3輕金屬基復合材料的界面行為
3.3.1輕金屬基復合材料的界面特點
3.3.2輕金屬基復合材料的界面對性能的影響
3.3.3復合材料的界面對殘余應力的影響
3.4輕金屬基復合材料的界面優化
3.4.1界面優化的方法
3.4.2增強體表面涂層的種類
3.4.3增強體表面涂層方法
參考文獻
第4章輕金屬基復合材料制備方法
4.1粉末冶金法
4.1.1P／M輕金屬基復合材料的工藝特點
4.1.2P／M輕金屬基復合材料的主要品種
4.2液態浸滲法
4.2.1擠壓浸滲技術
4.2.2無壓滲透法
4.2.3真空浸滲技術
4.2.4熔模鑄造浸滲技術
4.2.5氣體壓力浸滲技術
4.2.6離心鑄造浸滲和消失模鑄造浸滲技術
4.2.7其他液態浸滲技術
4.2.8液態浸滲制備工藝存在的問題
4.3攪拌鑄造法
4.4噴射沉積法
4.5自生復合法
4.5.1氣—液反應法
4.5.2Lanxide法
4.5.3反應噴射沉積法（RAD）
4.5.4固—液反應法
4.5.5液—液反應法
4.5.6固—固反應法
參考文獻
第5章輕金屬基復合材料的微觀組織
5.1鎂基復合材料的微觀組織
5.1.1鎂基復合材料基體合金
5.1.2鎂及鎂合金的動態再結晶
5.1.3鎂合金的織構分析
5.1.4增強相對組織的影響
5.1.5低體積分數的鎂基復合材料的組織
5.1.6高體積分數鎂基復合材料的組織
5.1.7鎂基復合材料的組織演變
5.2鋁基復合材料的微觀組織及性能
5.2.1鋁基復合材料的研究現狀
5.2.2鋁基復合材料組織特點
5.2.3鋁基復合材料的性能
5.2.4鋁基復合材料的組織演變
5.3鈦基復合材料的微觀組織及性能
5.3.1鈦基復合材料組織特點
5.3.2鈦基復合材料的性能
參考文獻
第6章輕金屬基復合材料的性能
6.1引言
6.1.1金屬基復合材料的性能
6.1.2基體和增強體之間的相互作用及載荷傳遞理論
6.2強度
6.2.1材料強度基礎知識
6.2.2材料強度預測的Eshelby方法
6.2.3材料的抗彎強度
6.3剛度與彈性模量
6.3.1顆粒增強復合材料的彈性模量
6.3.2晶須增強復合材料的彈性模量
6.3.3復合材料的剛度預測
6.4輕金屬基復合材料的高溫性能
6.4.1熱應力和熱應變
6.4.2等溫蠕變
6.4.3熱循環蠕變
6.4.4常見的熱變形手段
6.4.5輕金屬基復合材料高溫變形的流變應力
6.4.6熱加工圖
6.4.7輕金屬基復合材料的高溫變形機制
6.5輕金屬基復合材料的摩擦磨損性能
6.5.1研究摩擦磨損的意義
6.5.2實驗方法及要求
6.5.3不同增強體增強鋁基復合材料的摩擦磨損性能
6.5.4變形機制研究
參考文獻
第7章復合材料的表征
7.1復合材料的物相分析
7.1.1x射線衍射物相分析
7.1.2透射電鏡物相分析
7.1.3選區電子衍射花樣的標定
7.2復合材料的界面分析
7.2.1界面微觀結構觀察和分析
7.2.2界面成分分析
7.2.3界面結合強度的測定
7.2.4界面殘余應力測定
7.2.5界面區域位錯分布
7.3復合材料的缺陷分析
7.3.1位錯的基本概念
7.3.2柏氏矢量b的基本性質
7.3.3測定位錯柏氏矢量b的判據
7.3.4柏氏矢量b和位錯密度測定
7.4復合材料的斷口分析
7.4.1斷口分析內容和依據
7.4.2斷口分析的技術和方法
7.4.3斷裂模式、斷口特征形貌與微觀斷裂機理的研究
7.4.4掃描電子顯微鏡在斷口分析上的應用
參考文獻
1.1輕金屬基復合材料的發展及分類
1.1.1輕金屬基復合材料的發展
1.1.2輕金屬基復合材料的分類和特征
1.2輕金屬基復合材料的研究趨勢和展望
1.2.1輕金屬基復合材料的研究趨勢
1.2.2輕金屬基復合材料展望
參考文獻
第2章輕金屬基復合材料基體和增強體
2.1輕金屬基復合材料的基體
2.1.1鋁合金
2.1.2鎂合金
2.1.3鈦合金
2.2輕金屬基復合材料的增強體
2.2.1顆粒類增強體
2.2.2纖維類增強體
2.2.3晶須類增強體
2.3輕金屬基復合材料強度的影響因素
2.3.1基體對強度的影響
2.3.2增強體對強度的影響
2.3.3增強體的類型對強度的影響
2.3.4增強體的體積分數對強度的影響
2.3.5增強體的分布狀態與形狀對強度的影響
2.3.6基體和增強體的相容性對強度的影響
2.3.7界面對強度的影響
2.3.8工藝對強度的影響
參考文獻
第3章輕金屬基復合材料的界面行為及界面優化
3.1界面的基本概念
3.1.1界面的定義
3.1.2界面的分類
3.1.3界面結合類型
3.1.4界面效應
3.2輕金屬基復合材料的界面反應
3.2.1界面反應的熱力學和動力學
3.2.2界面反應的分類
3.2.3常見輕金屬基復合材料的界面反應
3.3輕金屬基復合材料的界面行為
3.3.1輕金屬基復合材料的界面特點
3.3.2輕金屬基復合材料的界面對性能的影響
3.3.3復合材料的界面對殘余應力的影響
3.4輕金屬基復合材料的界面優化
3.4.1界面優化的方法
3.4.2增強體表面涂層的種類
3.4.3增強體表面涂層方法
參考文獻
第4章輕金屬基復合材料制備方法
4.1粉末冶金法
4.1.1P／M輕金屬基復合材料的工藝特點
4.1.2P／M輕金屬基復合材料的主要品種
4.2液態浸滲法
4.2.1擠壓浸滲技術
4.2.2無壓滲透法
4.2.3真空浸滲技術
4.2.4熔模鑄造浸滲技術
4.2.5氣體壓力浸滲技術
4.2.6離心鑄造浸滲和消失模鑄造浸滲技術
4.2.7其他液態浸滲技術
4.2.8液態浸滲制備工藝存在的問題
4.3攪拌鑄造法
4.4噴射沉積法
4.5自生復合法
4.5.1氣—液反應法
4.5.2Lanxide法
4.5.3反應噴射沉積法（RAD）
4.5.4固—液反應法
4.5.5液—液反應法
4.5.6固—固反應法
參考文獻
第5章輕金屬基復合材料的微觀組織
5.1鎂基復合材料的微觀組織
5.1.1鎂基復合材料基體合金
5.1.2鎂及鎂合金的動態再結晶
5.1.3鎂合金的織構分析
5.1.4增強相對組織的影響
5.1.5低體積分數的鎂基復合材料的組織
5.1.6高體積分數鎂基復合材料的組織
5.1.7鎂基復合材料的組織演變
5.2鋁基復合材料的微觀組織及性能
5.2.1鋁基復合材料的研究現狀
5.2.2鋁基復合材料組織特點
5.2.3鋁基復合材料的性能
5.2.4鋁基復合材料的組織演變
5.3鈦基復合材料的微觀組織及性能
5.3.1鈦基復合材料組織特點
5.3.2鈦基復合材料的性能
參考文獻
第6章輕金屬基復合材料的性能
6.1引言
6.1.1金屬基復合材料的性能
6.1.2基體和增強體之間的相互作用及載荷傳遞理論
6.2強度
6.2.1材料強度基礎知識
6.2.2材料強度預測的Eshelby方法
6.2.3材料的抗彎強度
6.3剛度與彈性模量
6.3.1顆粒增強復合材料的彈性模量
6.3.2晶須增強復合材料的彈性模量
6.3.3復合材料的剛度預測
6.4輕金屬基復合材料的高溫性能
6.4.1熱應力和熱應變
6.4.2等溫蠕變
6.4.3熱循環蠕變
6.4.4常見的熱變形手段
6.4.5輕金屬基復合材料高溫變形的流變應力
6.4.6熱加工圖
6.4.7輕金屬基復合材料的高溫變形機制
6.5輕金屬基復合材料的摩擦磨損性能
6.5.1研究摩擦磨損的意義
6.5.2實驗方法及要求
6.5.3不同增強體增強鋁基復合材料的摩擦磨損性能
6.5.4變形機制研究
參考文獻
第7章復合材料的表征
7.1復合材料的物相分析
7.1.1x射線衍射物相分析
7.1.2透射電鏡物相分析
7.1.3選區電子衍射花樣的標定
7.2復合材料的界面分析
7.2.1界面微觀結構觀察和分析
7.2.2界面成分分析
7.2.3界面結合強度的測定
7.2.4界面殘余應力測定
7.2.5界面區域位錯分布
7.3復合材料的缺陷分析
7.3.1位錯的基本概念
7.3.2柏氏矢量b的基本性質
7.3.3測定位錯柏氏矢量b的判據
7.3.4柏氏矢量b和位錯密度測定
7.4復合材料的斷口分析
7.4.1斷口分析內容和依據
7.4.2斷口分析的技術和方法
7.4.3斷裂模式、斷口特征形貌與微觀斷裂機理的研究
7.4.4掃描電子顯微鏡在斷口分析上的應用
參考文獻
書摘/試閱
3.1.3界面結合類型
復合材料界面的作用是在復合材料受到載荷時把基體上的應力傳遞到增強體上。對于非連續增強金屬基復合材料，其主要的強化機制到目前為止主要存在兩種觀點：①熱殘余應力的松弛導致的基體合金加工硬化；②基體合金到增強體的載荷傳遞。為了使基體合金產生加工硬化，增強體一基體合金必須具有適當的界面結合強度。由于增強體和基體合金的熱膨脹系數不同，當復合材料從高的制備溫度冷卻下來后，復合材料中產生熱殘余應力。為松弛熱殘余應力，位錯在基體合金中產生和運動，導致復合材料加工硬化。如果界面結合強度很弱，盡管基體合金和增強體都具有優良的性能，但由于二者制備的復合材料的性能不僅得不到提高，反而會由于增強體／基體合金界面上孔洞等缺陷的形成，使復合材料的性能弱于基體合金。因此，為了使載荷有效地從基體合金傳遞到增強體，基體合金／增強體的界面也必須具有足夠的強度。
根據復合材料界面結合的類型，主要存在以下五種結合方式。
（1）機械結合。基體與增強材料之間不發生化學反應，純粹靠機械嵌合，靠纖維的粗糙表面與基體產生摩擦力而實現的。由于增強體突起或凹陷引起的增強體和基體之間的機械咬合或錨固作用會產生可觀的界面結合力。通常增強體與基體的結合靠摩擦力及表面粗糙度可以有效地從基體向增強體傳遞載荷。就粗糙度而言，太大時基體液體不易浸入增強體預制塊內部，易產生應力集中。粗糙度小時，機械結合力不夠。在大多數情況下，純粹的機械結合很難遇到，往往是機械黏接和其他幾種黏接機理共同起作用。
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