內容介紹
內容簡介《金屬基複合材料導論》是到目前為止有關金屬基複合材料的生產、組織、性能和
套用的一本最全面的書。金屬基複合材料是一種新型的，對許多工業領域有重要影響
的材料。
金屬基複合材料的出現，在一定程度上是以物理冶金原理、界面化學、應力分析和
工藝科學為基礎，對金屬基複合材料的潛力和局限性的不斷了解而出現的結果。這本
書的目的是對這些材料的顯微組織、行為和用法給予介紹。在每一章中，以基本原理為
基礎給出一個簡單的大綱，然後是這個領域當前的研究狀況的評價。本書在深入討論
問題時，雖然把重點放在涉及到的概念和機制上，但同時也介紹了分析處理的數學背
景，包括Eshelby方法。
本書環繞顆粒、短纖維和長纖維增強體，著重金屬基複合材料的力學性能，描述了
增強體的存在對剛性、強化和斷裂特性的影響，其中包括評價纖維或顆粒的存在對載
荷傳遞和改善微觀組織方面的作用。本書還介紹了金屬基複合材料的其他一些性能，
包括導熱和導電性能，抗熱衝擊、磨損和耐腐蝕的能力等。對生產和工藝也進行了較為
詳細的討論。最後兩章提供了一些實用的信息，如金屬基複合材料研究的專門技術和
商業套用的詳細的例子。
這本書主要是針對科學家、工程師、生產的管理人員，尤其是從事一般新材料和金
屬基複合材料研究的人員編寫的，但它也可以作為研究生和大學生的課本。
作品目錄
目錄譯者的話
作者為中文版所寫的序
前言
1總論
1.1MMC的種類及其微觀組織的一般特徵
1.2歷史背景
1.3組分間的互動作用及載荷傳遞
參考文獻
2基礎複合材料力學
2.1層板模型
2.1.1軸向剛度
2.1.2橫向剛度
2.1.3切變模量
2.1.4泊桑收縮
2.2切變延滯模型
2.2.1應力與應變分布
2.2.2跨過纖維端部的正應力傳遞
2.2.3複合材料力學
2.2.4非彈性行為的開始
2.3連續同軸柱體模型
2.4有限差分與有限元模型
2.4.1數學基礎
2.4.2建立格線
2.4.3模型單元的鑲嵌
參考文獻
3模擬複合材料的Eshelby方法
3.1錯配應力
3.2錯配應變的一個例子――不均勻的熱收縮
3.3受載複合材料中的內應力
3.4基體的應力場
3.5非稀薄系統的模擬
3.6複合材料的剛度
3.6.1楊氏模量的實驗值
3.6.2粒子系統
3.6.3晶須體系
3.7Eshelby 方程的簡單描述
3.7.1球粒子體系的彈性性質
參考文獻
4塑性變形
4.1屈服開始：內應力影響
4.1.1基體流變的屈服判據
4.1.2不均勻熱收縮應力
4.2屈服的開始：基體顯微組織的影響
4.2.1位錯強化
4.2.2晶粒細化強化
4.2.3Orowan及彌散強化
4.3巨觀塑性流變的模擬
4.3.1內應力加工硬化的潛力
4.3.2顯微組織的加工硬化
4.4內應力鬆弛
4.4.1能量最小化：鬆弛的驅動力
4.4.2鬆弛的微觀機制
4.5內應力加工硬化的減小
4.6長纖維及短纖維體系塑性變形的衍射研究
4.6.1長纖維複合材料
4.6.2短纖維複合材料
參考文獻
5熱的作用和高溫性能
5.1熱應力和熱應變
5.1.1不均勻熱收縮應力
5.1.2熱膨脹
5.2等溫蠕變
5.2.1金屬的蠕變機制和應變速率的表達式
5.2.2彌散強化金屬的蠕變
5.2.3MMC的蠕變
5.3熱循環蠕變
5.3.1熱循環
5.3.2載入熱循環
5.3.3預熱循環對性能的影響
參考文獻
6界面區域
6.1界面粘結強度的重要性
6.1.1界面應力和非彈性過程
6.1.2臨界應力值
6.1.3界面斷裂韌性
6.1.4複合材料的性能
6.2粘結強度的特徵
6.2.1單纖維載入試驗
6.2.2其它實驗
6.3界面化學
6.3.1界面反應的熱力學和動力學
6.3.2反應對力學行為的影響
6.3.3反應的轉變應變效應
6.4纖維覆蓋層
6.4.1覆蓋技術
6.4.2擴散障礙覆蓋層
6.4.3促進浸潤覆蓋層
6.4.4覆蓋層的力學
參考文獻
7斷裂過程和失效機制
7.1長纖維MMC中的失效過程
7.1.1層片的失效
7.1.2非軸向載入
7.1.3層疊板的失效
7.2不連續MMC的失效過程
7.2.1顯微損傷過程
7.2.2損傷發展和複合物塑性的模型化
7.2.3損傷發展及塑性的實驗資料
7.3MMC的斷裂韌性和疲勞裂紋長大
7.3.1斷裂韌性簡介
7.3.2MMC韌性的模型化
7.3.3MMC的疲勞和亞臨界裂紋長大
7.4微結構變化的影響
7.4.1普遍的斷裂途徑的觀察
7.4.2增強體形狀
7.4.3增強體的尺寸
7.4.4粘結強度
7.4.5增強體分布
7.4.6基體時效
7.5測量變數的影響
7.5.1應變速率
7.5.2溫度
7.5.3水靜壓力
參考文獻
8傳導性能及環境影響
8.1熱導與電導性
8.1.1通過電子和聲子傳熱
8.1.2關於MMC中熱傳導的模型
8.1.3界面熱阻與反應層
8.1.4電阻率
8.1.5抗熱衝擊性
8.2摩擦行為
8.2.1磨損的原理
8.2.2含硬質增強體MMC的磨損
8.2.3含軟增強體粒子MMC的磨損
8.3機械阻尼性能
8.3.1阻尼容量的起源及測量
8.3.2MMC的阻尼效應
8.4氧化及抗腐蝕性
8.4.1MMC的高溫表面退化
8.4.2MMC的水腐蝕
參考文獻
9製造工藝
9.1主要的液相工藝
9.1.1壓擠鑄造與壓擠滲透
9.1.2噴霧沉積
9.1.3漿體鑄造（複合鑄造）
9.1.4反應性工藝（即時複合材料）
9.2主要的固相工藝
9.2.1混粉與壓制
9.2.2薄膜的擴展鍵合
9.2.3物理氣相沉積（PVD）
9.3後續加工
9.3.1擠壓與拉拔
9.3.2軋、鍛及熱等靜壓
9.3.3超塑性及薄板成形工藝
9.4機加工與連線
9.4.1機切削
9.4.2電切割
9.4.3高能光束及液體噴流切割
9.4.4連線方法
參考文獻
10基體顯微組織的變化
10.1位錯的結構和行為
10.1.1熱應力對位錯結構的影響
10.1.2塑性應變對位錯結構的影響
10.2析出行為
10.2.1時效動力學的監測
10.2.2在位錯上形核的析出
10.2.3與空位相關的析出
10.2.4均勻形核的析出
10.2.5界面析出與無析出區
10.3晶粒結構、織構、回復和再結晶
10.3.1變形誘發的特徵
10.3.2再結晶
參考文獻
11性能表征與檢測技術
11.1楊氏模量的測量
11.1.1基本原理和測試能力
11.1.2在MMC中的套用
參考文獻
11.2塑性應變歷史的表征
11.2.1基本原理和能力
11.2.2在MMC中的套用
參考文獻
11.3衍射法測量內應力
11.3.1基本原理和測試能力
11.3.2在金屬基複合材料中的套用
參考文獻
11.4光彈性法測量內應力
11.4.1基本原理和測試能力
11.4.2在MMC中的套用
參考文獻
11.5金相試樣製備
11.5.1基本原理和測試能力
11.5.2在MMC中的套用
參考文獻
11.6透射電鏡試樣製備
11.6.1基本原理及測試能力
11.6.2在MMC中的套用
參考文獻
11.7強體參數的表征
11.7.1基本原理和測試能力
11.7.2增強體長徑比
11.7.3增強體的取向
11.7.4增強體的分布
參考文獻
11.8阿基米德測密度法
11.8.1基本原理和能力
11.8.2在MMC中的套用
參考文獻
11.9熱導和電導性
11.9.1基本原理與測試能力
11.9.2在MMC中的套用
參考文獻
11.10 高溫膨脹儀
11.10.1基本原理和測試能力
參考文獻
11.11聲發射技術對損傷現象的檢測
11.11.1基本原理與測試能力
11.11.2在MMC中的套用
參考文獻
12套用
12.1MMC的工程性能
12.1.1剛度的增強
12.1.2強度的增強
12.1.3抗蠕變能力的增加
12.1.4耐磨性能的增加
12.1.5降低密度
12.1.6熱膨脹的控制
12.2實例分析
12.2.1柴油機活塞
12.2.2汽車驅動軸
12.2.3設備架
12.2.4制動器轉盤
12.2.5腳踏車體
12.2.6發動機缸體
12.2.7宇航望遠鏡
12.2.8微電子器件的基座
12.2.9飛機發動機部件
參考文獻
附錄I術語
附錄Ⅱ基體和增強體的一些熱物理性能
附錄Ⅲ基本的EshelbyS張量
附錄ⅣEshelby計算的程式清單
