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第1章 绪论1

1.1 复合材料的发展1

1.1.1 材料概述1

1.1.2 复合材料的发展历史和意义3

1.1.3 复合材料的应用和发展7

1.1.4 复合材料的前景10

1.2 复合材料的概念、结构及特点10

1.2.1 复合材料的定义10

1.2.2 复合材料的特点12

1.2.3 复合材料的基本结构模式14

1.2.4 复合材料的分类15

1.2.5 复合材料的基本性能18

1.2.6 复合材料目前存在的缺点20

1.2.7 复合材料的命名21

思考题21

第2章 复合材料的界面理论和界面控制22

2.1 复合材料的界面22

2.1.1 复合材料界面的基本概念22

2.1.2 润湿与结合25

2.1.3 复合材料的界面控制26

2.2 界面模型和界面类型29

2.2.1 界面结合类型29

2.2.2 界面模型36

2.3 复合材料界面的要求38

2.3.1 对界面的力学要求38

2.3.2 对界面的物理化学要求39

2.3.3 纤维复合材料受力时界面的力学环境40

2.4 陶瓷基复合材料的增韧及界面控制45

2.4.1 陶瓷基复合材料的增韧45

2.4.2 纤维增强陶瓷基复合材料的界面控制50

2.5 界面相的结构与性能表征53

2.5.1 界面相的结构测试方法53

2.5.2 界面相的力学性能表征53

2.6 复合材料界面设计55

2.7 复合材料界面理论56

2.7.1 浸润性57

2.7.2 界面黏结58

思考题60

第3章 复合材料的复合理论61

3.1 复合材料增强机制61

3.1.1 颗粒增强复合材料增强机制61

3.1.2 纤维（包括晶须、短纤维）复合材料增强机制63

3.2 纤维复合材料的复合法则——混合定律63

3.2.1 混合定律63

3.2.2 连续纤维单向增强复合材料的力学性能（单向层板）64

3.2.3 短纤维增强复合材料的力学性能65

3.2.4 复合材料其他物理性能的复合原理65

思考题67

第4章 纤维复合材料的设计及强度68

4.1 复合材料的设计68

4.1.1 概述68

4.1.2 材料的使用性能、设计目标和设计类型70

4.1.3 复合材料设计的原则70

4.2 复合效应72

4.3 复合材料设计的内容75

4.3.1 单元组分材料的选择75

4.3.2 复合材料制造方法的选择75

4.4 单向连续纤维复合材料的宏观强度理论76

4.4.1 最大应力强度判据77

4.4.2 最大应变强度判据78

4.4.3 Tsai-Hill强度判据79

4.5 单向连续纤维复合材料的细观强度理论80

4.5.1 复合材料细观力学的基本方法80

4.5.2 纵向拉伸强度84

4.5.3 纵向压缩强度86

4.5.4 横向强度87

4.5.5 面内剪切强度88

4.6 短纤维复合材料的强度91

4.6.1 应力传递理论91

4.6.2 短纤维复合材料强度93

4.7 单向复合材料的断裂95

4.7.1 引言95

4.7.2 累积损伤断裂的链式模型96

4.7.3 接力传递断裂模型98

4.7.4 复合断裂模型100

4.7.5 断裂的能量吸收机制104

思考题108

第5章 高性能纤维复合材料的增强体109

5.1 概述109

5.1.1 增强体在复合材料中的作用111

5.1.2 增强体的分类112

5.1.3 高性能复合材料对纤维增强体的要求112

5.1.4 纤维具有高强度的原因112

5.2 玻璃纤维113

5.2.1 玻璃纤维概述113

5.2.2 玻璃纤维的种类114

5.2.3 玻璃纤维的制造116

5.2.4 玻璃纤维的结构118

5.2.5 玻璃纤维的性能与应用119

5.3 硼纤维120

5.3.1 硼纤维概述120

5.3.2 硼纤维的制造121

5.3.3 硼纤维的结构和组织122

5.3.4 硼纤维的性能125

5.3.5 硼纤维的应用125

5.4 碳纤维126

5.4.1 碳纤维概述126

5.4.2 碳纤维的制造127

5.4.3 工艺过程中碳纤维的结构变化131

5.4.4 碳纤维的性能134

5.5 碳化硅纤维138

5.5.1 化学气相沉积法制造的碳化硅纤维138

5.5.2 聚合物转化碳化硅纤维141

5.6 氧化铝纤维147

5.6.1 制备氧化铝纤维的几种成功的方法147

5.6.2 氧化铝纤维的性能及应用149

5.7 晶须及其制造方法150

5.7.1 概述150

5.7.2 晶须的制造方法151

5.7.3 晶须的性能、结构及应用153

5.8 有机纤维155

5.8.1 芳纶155

5.8.2 超高分子量聚乙烯纤维163

思考题168

第6章 高性能纤维复合材料的基体材料169

6.1 金属材料169

6.1.1 选择基体的原则170

6.1.2 结构复合材料的基体171

6.1.3 功能用金属基复合材料的基体172

6.2 陶瓷材料173

6.2.1 玻璃174

6.2.2 玻璃陶瓷174

6.2.3 氧化物陶瓷174

6.2.4 非氧化物陶瓷174

6.3 聚合物材料175

6.3.1 聚合物基体的种类、组分和作用175

6.3.2 聚合物的结构与性能176

6.3.3 热固性树脂179

6.3.4 热塑性树脂186

思考题188

第7章 高性能纤维复合材料成型技术189

7.1 聚合物基复合材料的成型189

7.1.1 手糊工艺189

7.1.2 模压成型工艺195

7.1.3 RTM成型工艺199

7.1.4 喷射成型工艺200

7.1.5 连续缠绕成型工艺200

7.1.6 拉挤成型工艺201

7.1.7 挤出成型工艺202

7.1.8 注射成型工艺203

7.2 金属基复合材料的成型工艺204

7.2.1 连续增强型金属基复合材料的制备204

7.2.2 非连续型增强金属基复合材料的制备205

7.3 陶瓷基复合材料的成型207

7.3.1 纤维增强陶瓷基复合材料的加工与制备207

7.3.2 晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工与制备210

思考题212

第8章 纤维复合材料的其他性能213

8.1 纤维复合材料的疲劳性能213

8.1.1 纤维复合材料的疲劳损伤213

8.1.2 影响纤维复合材料疲劳性能的因素215

8.2 纤维复合材料的蠕变性能和抗冲击性能216

8.2.1 纤维复合材料的蠕变性能216

8.2.2 纤维复合材料的抗冲击性能216

8.3 环境对纤维复合材料力学性能的影响219

8.3.1 大气对纤维复合材料力学性能的影响219

8.3.2 湿态对纤维复合材料力学性能的影响219

8.3.3 温度对纤维复合材料力学性能的影响220

8.4 纤维复合材料的热、电性能221

8.4.1 纤维复合材料的热膨胀系数221

8.4.2 纤维复合材料的导热性能222

8.4.3 纤维复合材料的电性能222

思考题223

参考文献224