内容简介

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*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，*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*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。

作者简介

朱和国：博士，教授，博士生导师，就职于南京理工大学，编写并出版了《内生铝基复合材料的反应机制与性能》、《材料科学研究与测试方法》（十一五国家规划教材）、《材料科学研究与测试方法》（十一五国家规划教材）、《材料科学研究与测试方法》（十一五国家规划教材）、《材料现代分析技术》、《复合材料原理》（兵工优秀教材）。发表论文：**作者发表论文80余篇，其中SCI收录26篇，二区以上12篇，核心EI 26篇。授权专利：4项。

目录

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 312

前言/序言

第2版前言

　　《复合材料原理》于2013年第1版出版以来，已印刷2次，销量近4500册，深受读者青睐，令作者欣慰。在江苏省教委高校重点教材修订项目基金资助下，我们结合已有的教学经验、复合材料研究的最新进展和广大读者的宝贵建议，并参考国内外同类教材，拟对第1版进行以下修订。

　　1. 吸取国内外同类教材的优点，每章增加本章小结，便于读者自学、总结与提高。

　　2. 新增两章。遗态复合材料和超高性能水泥基复合材料，即为第2版的第9章和第10章，分别介绍其分类、复合原理、结构特点、性能及其应用。

　　3. 对金属基复合材料进行了充实，增加了铜基复合材料一节，进一步完善了金属基复合材料的内容。

　　4. 每章增加了相当数量的思考题，便于读者复习、巩固和提高。

　　5. 补充、更新了部分图片，在内容上力求系统丰富、叙述简明扼要，突出重点，追踪当今科技发展的最新动态，反映当今科技的新概念、新技术、新知识和新理论，突出反映教材内容的现代化。

　　6. 对1版的其他章节也进行了局部微量修订。

　　总之，通过第2版，使本书的内容更加系统丰富、叙述更加简明扼要，以提高读者思考问题、分析问题和解决问题的能力，注重提高读者的自学和应用能力。

　　本书由南京理工大学一线教师编著。全书共11章：第1～第7章、第11章由朱和国编写；第8章由张爱文、贾阳编写；第9章由王天驰编写；第10章由赖建中编写，全书由朱和国教授统稿，熊党生教授主审。

　　本书广泛参考和应用了其他一些材料科学工作者的研究成果、资料和图

片，而且得到了江苏省教委、南京理工大学教务处及材料学院徐锋院长的积极支持，东南大学吴申庆教授的热情鼓励，“江苏高校优势学科建设工程项目（PADD）”的资助，以及于竹丽、张恒、姜元浩、孙晓东、张大山、李成鑫、贾婷和邱欢等研究生的鼎力协助，在此一并表示深深的敬意和感谢！

　　由于作者水平有限，书中定有疏漏和错误之处，敬请广大读者批评指正。

朱和国

2017.9于南京

第1版前言

　　材料、信息和能源是现代科学技术重点发展的三大领域，而材料包括金属材料、高分子材料、无机非金属材料和复合材料四大类，它们是信息和能源发展的物质基础，是重中之重，可以说没有先进材料就没有现代科技。复合材料是最新发展起来的一个大类，对航空、航天的影响已举足轻重。

　　“复合材料原理”是材料类本科专业的重要课程。全书首先介绍复合材料的基础部分：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、聚合物基复合材料及纳米复合材料，最后介绍几种新型复合材料。全书力求内容深度适中，表述繁简结合，通俗易懂。

　　本书共9章，其中第1～第6、第8、第9章由南京理工大学材料学院朱和国完成；第7章由上海宝钢中央研究院张爱文完成。全书由朱和国、张爱文统稿。

　　在编著过程中，作者除了大量采用自己发表及部分尚未发表的图表、曲线、数据外，还参考应用了其他同行发表的研究成果、资料和图片，在此表示深深的敬意和感谢。还要感谢教务处的经费支持和院领导的热情鼓励，感谢研究生姚寅群、蒋娅琳、王升、董抗、吴兴超等对本书所做的工作，感谢潘春丽女士在文字处理方面的帮助！

　　由于作者的水平有限，对本书中的疏漏和不足之处，敬请广大读者批评指正。

朱和国 ?

2013年5月于南京