復合材料學目錄

第一篇緒論

1復合材料的特性

1.1引言

1.2復合材料的定義與命名

1.3復合材料的分類

1.4復合材料的特性

第二篇復合材料的基本材料

2金屬材料

2.1金屬的性能與結構

2.2鋁及其合金

2.3銅及其合金

2.4鈦及其合金

2.5鎂及其合金

3無機膠凝材料

3.1水泥

3.2鎂質膠凝材料

3.3石膏

4陶瓷材料

4.1概述

4.2陶瓷原料與制坯

4.3陶瓷的燒制

4.4高溫氧化物陶瓷

4.5碳化物陶瓷

4.6氮化物陶瓷

5聚合物材料

5.1聚合物的種類

5.2聚合物的結構與性能

5.3聚合物體系的流變行為

5.4復合材料選用聚合物的原則

6其他材料

6.1半導體材料

6.2磁性材料

6.3超導材料

6.4光功能材料

6.5功能轉換材料

第三篇復合材料的增強材料

7玻璃纖維及其制品

7.1概述

7.2玻璃纖維的結構與組成

7.3玻璃纖維的性能

7.4玻璃纖維及其制品

7.5玻璃纖維的表面處理

7.6特種玻璃纖維

8碳纖維

8.1概述

8.2碳纖維的分類與制造

8.3碳纖維的結構與性能

8.4碳纖維的表面處理

9其他無機纖維增強材料

9.1硼纖維

9.2碳化硅纖維

9.3氧化鋁纖維

9.4石棉

9.5硅灰石

10芳綸纖維

10.1概述

10.2芳綸纖維的結構與特性

10.3芳綸纖維的制造

10.4凱芙拉纖維的制品

10.5芳綸纖維及其復合材料的應用

11填料

11.1概述

11.2石墨

11.3云母

11.4高嶺土

11.5膨潤土

11.6碳酸鈣

11.7滑石粉

11.8白碳黑

11.9空心玻璃微珠

第四篇復合材料各論

12聚合物基復合材料

12.1聚合物基復合材料的分類與結構形式

12.2聚合物基復合材料的制造技術

12.3聚合物基復合材料的基本性能

12.4聚合物基復合材料的應用

13金屬基復合材料

13.1金屬基復合材料的類型

13.2金屬基復合材料的制造技術

13.3某些金屬基復合材料的基本性能

13.4金屬基復合材料的應用

14陶瓷基復合材料

14.1陶瓷基復合材料的探索

14.2陶瓷基復合材料的成型工藝及基本性能

14.3陶瓷基復合材料的應用

15碳/碳復合材料

15.1碳/碳復合材料的制造技術

15.2碳/碳復合材料的性能及應用

16無機膠凝復合材料

16.1玻璃纖維增強水泥（GRC）

16.2鋼纖維增強混凝土

16.3纖維增強石膏

17混雜復合材料

17.1混雜纖維增強復合材料的結構形式

17.2混雜纖維增強復合材料的特性

17.3混雜纖維增強復合材料的應用

18其他復合材料

18.1功能復合材料

18.2生體復合材料

18.3智能復合材料

參考文獻

復合材料是人們在掌握原有單一材料基礎上采用一定的復合方式而制造的新材料。《復合材料學》較全面地介紹了復合材料的種類、性能、制法及應用，并較全面、詳細地介紹了用于制備復合材料的整個材料領域的各種材料的性能、形態(tài)、制備與應用等，便于科技工作者制造新性能的復合材料，從而豐富其材料及材料學知識?！稄秃喜牧蠈W》是大學本科生、研究生的教材，對從事材料研究、工程設計和復合材料生產(chǎn)的技術人員也有重要參考價值。

近代復合材料最重要的有兩類：一類是纖維增強復合材料，主要是長纖維鋪層復合材料，如玻璃鋼；另一類是粒子增強復合材料，如建筑工程中廣泛應用的混凝上。纖維增強復合材料是一種高功能材料，它在力學性能、物理性能和化學性能等方面都明顯優(yōu)于單一材料。

發(fā)展纖維增強復合材料是當前國際上極為重視的科學技術問題。現(xiàn)今在軍用方面，飛機、火箭、導彈、人造衛(wèi)星、艦艇、坦克、常規(guī)武器裝備等，都已采用纖維增強復合材料；在民用方面，運輸工具、建筑結構、機器和儀表部件、化工管道和容器、電子和核能工程結構，以至人體工程、醫(yī)療器械和體育用品等也逐漸開始使用這種復合材料。

在自然界中，存在著大量的復合材料，如竹子、木材、動物的肌肉和骨骼等。從力學的觀點來看，天然復合材料結構往往是很理想的結構，它們?yōu)榘l(fā)展人工纖維增強復合材料提供了仿生學依據(jù)。

人類早已創(chuàng)制了有力學概念的復合材料。例如，古代中國人和猶太人用稻草或麥秸增強蓋房用的泥磚；兩千年前，中國制造了防腐蝕用的生漆襯布；由薄綢和漆粘結制成的中國漆器，也是近代纖維增強復合材料的雛形，它體現(xiàn)了重量輕、強度和剛度大的力學優(yōu)點。

以混凝土為標志的近代復合材料是在一百多年前出現(xiàn)的。后來，原有的混凝土結構不能滿足高層建筑的強度要求，建筑者轉而使用鋼筋混凝土結構，其中的鋼筋提高了混凝土的抗拉強度，從而解決了建筑方面的大量問題。

20世紀初，為滿足軍用方面對材料力學性能的要求，人們開始研制新材料，并在20世紀40年代研制成功玻璃纖維增強復合材料(即玻璃鋼)。它的出現(xiàn)豐富了復合材料的力學內容。50年代又出現(xiàn)了強度更高的碳纖維、硼纖維復合材料，復合材料的力學研究工作由此得到很大發(fā)展，并逐步形成了一門新興的力學學科——復合材料力學。

為了克服碳纖維、硼纖維不耐高溫和抗剪切能力差等缺點，近二十年來，人們又研制出金屬基和陶瓷基的復合材料。華人在復合材料的研究中做出了很多貢獻，但中國在復合材料力學研究方面的起步和水平晚于歐美十到十五年。

進入20世紀60年代后，復合材料力學發(fā)展的步伐加快了。1964年羅森提出了確定單向纖維增強復合材料縱向壓縮強度的方法。1966年惠特尼和賴利提出了確定復合材料彈性常數(shù)的獨立模型法。1968年，經(jīng)蔡為侖和希爾的多年研究形成了蔡-希爾破壞準則；后于1971年又出現(xiàn)了張量形式的蔡-吳破壞準則。

1970年瓊斯研究了一般的多向層板，并得到簡單的精確解；1972年惠特尼用雙重傅里葉級數(shù)，求解了扭轉耦合剛度對各向異性層板的撓度、屈曲載荷和振動的影響問題，用這種方法求解的位移既滿足自然邊界條件，又能很快收斂到精確解；同年，夏米斯、漢森和塞拉菲尼研究了復合材料的抗沖擊性能。另外，蔡為侖在單向層板非線性變形性能的分析方面，亞當斯在非彈性問題的細觀力學理論方面，索哈佩里在復合材料粘彈性應力分析等都做了開創(chuàng)性的研究工作。

近年來，混雜復合材料力學性能的研究吸引了一些學者的注意力。林毅于1972年首先發(fā)現(xiàn)，混雜復合材料的應力-應變曲線的直線部分所對應的最大應變，已超過混雜復合材料中具有低延伸率的纖維的破壞應變。這一不易理解的現(xiàn)象，于1974年又被班塞爾等所發(fā)現(xiàn)，后人稱之為“混雜效應”。

《復合材料力學基礎》闡述了復合材料力學基礎、復合材料宏觀力學基本理論和分析方法。其主要內容包括復合材料概述，變形體幾何分析、基本守恒原理，線彈性各向異性彈性力學本構方程，復合材料單層板理論，復合材料單層板強度理論，復合材料層合板理論以及復合材料層合板彎曲、屈曲和振動等。

《復合材料力學基礎》可供高等學校力學及相關專業(yè)本科生、研究生復合材料力學課程作為教材使用，也可供有關科技人員學習參考。