復(fù)合材料教程

前言

　　復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，近年來得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)成為材料領(lǐng)域的四大支柱（金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料）之一。　　本書的編著者近20年來一直講授材料科學(xué)與工程專業(yè)的碩士研究生與本科生的復(fù)合材料課程（近5年聽講的碩士研究生已超過1000人），并具有多年從事復(fù)合材料科學(xué)研究工作的經(jīng)驗。為促進材料科學(xué)的發(fā)展，加強材料科學(xué)工作者間的交流，為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)提供教材或參考書，特編寫了此書?！　?fù)合材料是一門新興的材料學(xué)科，有日趨完善與成熟的理論體系，并不斷開發(fā)出新的復(fù)合材料。本書著重介紹復(fù)合材料的基本理論、原材料、制備方法與工藝、強韌化、界面與表面、熱學(xué)行為、加工與連接、檢測與評價、應(yīng)用等，并結(jié)合實例介紹復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用。　　本書由北京科技大學(xué)賈成廠、北京有色金屬研究總院郭宏編著?！　≡诰帉戇^程中得到了北京有色金屬研究總院石力開教授的熱情指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的謝意。北京科技大學(xué)林濤教授與尹海清教授參與了部分工作，并提出了有益的意見與建議，在此表示感謝。編寫中參考了國內(nèi)外一些專著與文獻，在此特向作者致謝。本書得到了北京科技大學(xué)研究生教育發(fā)展基金的資助，在此表示感謝。在定稿的過程中，得到了聶俊輝博士（第1、2、5、8、9、10章）、褚克博士（第6、7章）、梁雪冰博士（第3章）、陳惠博士（第4章）的幫助，在此表示感謝。同時，向在本書編寫、出版過程中給予幫助和支持的單位和同志表示感謝?！　∮捎诰幹咚接邢?，書中難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書是材料科學(xué)與工程學(xué)科研究生教學(xué)用書。    本書是關(guān)于復(fù)合材料的教程，內(nèi)容包括復(fù)合材料的概述、基本理論、原材料、制備方法與工藝、強韌化、界面與表面、熱學(xué)行為、加工與連接、檢測與評價、應(yīng)用等。本書力求對復(fù)合材料作比較全面的介紹，并盡力反映該領(lǐng)域新的研究現(xiàn)狀。    本書可以作為高等學(xué)校材料科學(xué)與工程等專業(yè)的本科生和研究生的教科書或教學(xué)參考書，也可以供從事復(fù)合材料領(lǐng)域工作的科研、生產(chǎn)等工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　復(fù)合材料概述　　1.1.1　復(fù)合材料的定義和分類　　1.1.2　復(fù)合材料的歷史　1.2　復(fù)合材料在社會發(fā)展中的作用　　1.2.1　為信息技術(shù)提供服務(wù)　　1.2.2　為提高人類生活質(zhì)量作貢獻　　1.2.3　在解決資源短缺與能源危機方面的貢獻　　1.2.4　在治理環(huán)境中所起的作用　1.3　復(fù)合材料的特性　　1.3.1　力學(xué)性能　　1.3.2　物理性能　1.4　復(fù)合材料發(fā)展的新領(lǐng)域　1.5　復(fù)合材料迅速且穩(wěn)步發(fā)展的前提　1.6　我國復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀與前景　思考題　參考文獻第2章　復(fù)合材料基本理論　2.1　力學(xué)性能的復(fù)合法則　　2.1.1　增強原理　　2.1.2　基于彈性論的復(fù)合法則　　2.1.3　應(yīng)力解析　2.2　物理性能的復(fù)合法則　　2.2.1　加和特性　　2.2.2　乘積特性　　2.2.3　結(jié)構(gòu)敏感特性　2.3　復(fù)合材料力學(xué)解析模型簡介　　　2.3.1　層板模型　　2.3.2　切變延滯模型　　2.3.3　連續(xù)同軸柱體模型　　2.3.4　有限差分與有限元模型　……第3章　復(fù)合材料的原材料第4章　復(fù)合材料的制備方法與工藝第5章　復(fù)合材料的強韌化第6章　復(fù)合材料的界面與表面第7章　復(fù)合材料的熱學(xué)行為第8章　復(fù)合材料的加工與連接第9章　復(fù)合材料的檢測與評價第10章　復(fù)合材料的應(yīng)用參考文獻

章節(jié)摘錄

　　傳統(tǒng)的切割、車削、銑削、磨削等工藝一般都可用于MMC，但是刀具磨損較嚴(yán)重，且往往隨著增強材料體積分?jǐn)?shù)和尺寸的增大而加劇。另外，由于大顆粒或纖維抵抗脫落的能力較強，因而刀具所受的應(yīng)力較大。因此，對于一些單纖維增強的MMC，往往必須用金剛石尖或鑲嵌金剛石的刀具。對于短纖維或粒子復(fù)合材料，有時也采用碳化鎢或高速鋼工具。增強體的強度對刀具的磨損也有影響，一般增強體的強度越高，切削加工就越困難。研究發(fā)現(xiàn)，碳化硅晶須增強的鋁基復(fù)合材料要比其他鋁基復(fù)合材料難加工。對于多數(shù)MMC，使用銳利的刀具，選擇合適的切削速度，使用大量的冷卻劑、潤滑劑，采用較大的進刀量，可以得到很好的效果。一般來說，金剛石刀具要比硬質(zhì)合金及陶瓷刀具好，其更適用于高速車削。反過來，如果使用碳化物刀具，若車削速度低，則刀具壽命長。線鋸也可用來切割MMC，但一般速度較慢，只能切直線。　　2.電切割　　包括利用刀具與工件間電場的一些切割方法都可用于MMC的加工。電化學(xué)機加工是通過有形狀的負(fù)極決定切削的幾何形狀，通過正極溶解來切割材料。在負(fù)極與工件的間隙之間，用某種離子電解質(zhì)溶液沖洗殘屑，例如未溶解的纖維。但要切割去除長纖維就不那么容易了。對于某些幾何形狀，可使用利用摩擦力的可動負(fù)極，把電化學(xué)效應(yīng)與機械磨削結(jié)合起來。但是，常規(guī)的電化學(xué)加工并不包括電極與工件間的機械接觸，因而在最終的材料中幾乎不造成任何損壞。　　傳統(tǒng)的放電加工法（閃弧或磨蝕）是將移動的電極線浸于某種介電液流當(dāng)中。材料通過工件表面上的局部高溫和液體壓力沖刷而達到切削的目的，工件與電極線沒有機械接觸。由于這種切割過程是熱和力的效應(yīng)，而不是化學(xué)過程，因而陶瓷纖維很容易被切割。但是，這種工藝可能加工速度很慢，且有可能造成相當(dāng)嚴(yán)重的損壞。 　　……

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