適讀人群 ：本書可供從事復合材料研究、生產(chǎn)和應用的各類技術(shù)人員參考,同時也可作為相關(guān)企業(yè)和行業(yè)的培訓教材。
本書在扼要介紹先進復合材料基礎(chǔ)知識的前提下，對樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料、金屬基復合材料、結(jié)構(gòu)復合材料、功能復合材料、納米復合材料、碳/碳復合材料與智能復合材料的制造技術(shù)、性能特點和應用實例等進行了較為詳盡的論述，是復合材料行業(yè)從事研究、設(shè)計、制造、管理、經(jīng)營與教學人員等必讀必備之書，也可作為培訓教材使用。
復合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料,它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點,克服單一材料的缺陷,擴大材料的應用范圍。由于復合材料具有高比強度、高比模量、耐化學腐蝕和耐候性好、耐燒蝕、抗彈、透波、隱身、制造技術(shù)先進等特點,已逐步取代木材及金屬合金,廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域,在武器裝備和高新技術(shù)裝備研制中具有不可替代的作用。近年來隨著高新技術(shù)在復合材料設(shè)計、研究、制造等方面應用日趨深入,使復合材料技術(shù)得到快速發(fā)展,呈現(xiàn)出光明的發(fā)展前景。
本書在扼要介紹先進復合材料基礎(chǔ)知識的前提下,對樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料、金屬基復合材料、結(jié)構(gòu)復合材料、功能復合材料、納米復合材料、碳/碳復合材料與智能復合材料的制造技術(shù)、性能特點和應用實例等進行了較為詳盡的論述,是復合材料行業(yè)從事研究、設(shè)計、制造、管理、經(jīng)營與教學人員等必讀必備之書,也可作為培訓教材使用。
本書突出實用性、先進性,理論敘述從簡,側(cè)重于用實例和實用數(shù)據(jù)說明問題,結(jié)構(gòu)與層次合理嚴謹,語言通俗易懂,數(shù)據(jù)翔實可靠,若本書的出版發(fā)行能對我國的復合材料技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)進步起到促進作用,作者將感到十分欣慰。
本書編寫過程中得到了李萍、石磊的大力協(xié)助,在此表示感謝! 文中不妥之處在所難免。敬請讀者批評指正。
編者
2017.12
第一章 復合材料基礎(chǔ) 1
第一節(jié) 基礎(chǔ)知識 1
第二節(jié) 復合材料的特點與優(yōu)勢 1
第三節(jié) 復合材料的功能作用 4
一、在國防建設(shè)中的功能作用 4
二、在國民經(jīng)濟建設(shè)中的功能作用 7
三、在高新技術(shù)工程中的功能作用 8
第四節(jié) 復合材料發(fā)展趨勢 9
第二章 樹脂基復合材料成型工藝 16
第一節(jié) 預浸料制造技術(shù) 16
一、預浸料基礎(chǔ)知識 16
二、連續(xù)纖維(或織物)預浸料 19
三、短切纖維預浸料 30
四、預成型坯體的制造 35
五、模塑粉料的制造 37
第二節(jié) 模壓成型技術(shù) 37
一、成型設(shè)備 38
二、模壓成型模具 39
三、模壓成型工藝 41
四、模壓成型中易出現(xiàn)的問題與解決方法 48
第三節(jié) 纖維纏繞成型技術(shù) 52
一、簡介 52
二、纏繞設(shè)備 52
三、芯模 60
四、纏繞成型工藝 63
第四節(jié) 復合材料低壓成型技術(shù) 66
一、手糊成型技術(shù) 67
二、噴射成型技術(shù) 75
三、鋪層成型技術(shù) 80
第五節(jié) 熱壓罐成型工藝 84
一、簡介 84
二、模具 86
三、熱壓罐成型工藝過程 87
第六節(jié) 擠拉成型技術(shù) 87
一、簡介 87
二、擠拉成型設(shè)備 88
三、成型工藝過程 93
四、擠拉成型中應注意事項,常見缺陷和改進方法 96
第七節(jié) 樹脂傳遞模塑 97
一、簡介 97
二、設(shè)備及參數(shù) 99
三、預成型工藝 100
四、RTM 工藝過程 101
第八節(jié) 發(fā)展中的制造技術(shù) 104
一、三維紡織復合材料制造技術(shù) 104
二、真空輔助成型工藝 105
三、微波輔助擠拉工藝 105
第三章 樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 106
第一節(jié) 玻璃纖維及其樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 106
一、玻璃纖維 106
二、玻璃纖維增強熱塑性樹脂量復合材料 109
三、玻璃纖維增強熱固性樹脂基復合材料 122
第二節(jié) 碳纖維及其樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 133
一、碳纖維 133
二、碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料 139
三、碳纖維增強熱固性樹脂基復合材料 144
第三節(jié) 芳綸纖維及其樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 150
一、全芳香聚酰胺纖維及其樹脂基復合材料 150
二、芳綸共聚纖維 158
三、其他芳綸纖維及其樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 160
第四節(jié) 超高分子量聚乙烯纖維及其樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 165
一、超高分子量聚乙烯纖維 165
二、超高分子量聚乙烯纖維增強樹脂基復合材料 167
第五節(jié) 機纖維及其樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 169
一、硼纖維及其樹脂基復合材料 169
二、碳化硅纖維及其樹脂基復合材料 171
三、氧化鋁纖維及其樹脂基復合材料 174
四、高硅氧纖維與石英纖維及其樹脂基復合材料 176
第六節(jié) 晶須及其樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 178
一、晶須 178
二、晶須增強樹脂基復合材料 179
三、鈦酸酯晶須及其樹脂基復合材料 179
第七節(jié) 混雜纖維增強樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料 181
一、基本特點 181
二、制造方法 182
三、性能 182
第四章 樹脂基功能復合材料 185
第一節(jié) 樹脂基壓電復合材料 185
一、簡介 185
二、壓電陶瓷/聚合物復合材料設(shè)計 186
三、壓電陶瓷/聚合物復合材料的制備工藝 186
四、壓電陶瓷/聚合物復合材料的性能 189
五、幾種類型的壓電復合材料 191
第二節(jié) 樹脂基磁性復合材料 194
一、鐵氧體類磁性樹脂基復合材料 194
二、稀土型磁性復合材料 197
三、納米永磁復合材料 200
第三節(jié) 樹脂基隱身復合材料 205
一、隱身技術(shù)簡介 205
二、隱身技術(shù)途徑 206
三、結(jié)構(gòu)型吸波材料 207
四、結(jié)構(gòu)隱身復合材料的設(shè)計 213
五、碳纖維結(jié)構(gòu)隱身材料 215
第四節(jié) 樹脂基透波復合材料 217
一、透波材料基礎(chǔ) 217
二、樹脂基透波復合材料 219
三、典型的樹脂基透波復合材料 222
第五節(jié) 樹脂基裝甲防護復合材料 226
一、輕型裝甲用纖維復合材料 226
二、防彈纖維復合材料最佳樹脂含量 229
三、防彈復合材料性能 231
四、混雜纖維復合材料及其彈道性能 233
五、新型抗彈纖維復合材料 236
第六節(jié) 樹脂基耐熱耐燒蝕復合材料 241
一、酚醛耐熱耐燒蝕復合材料 241
二、有機硅耐熱耐燒蝕復合材料 254
三、聚芳基乙炔耐燒蝕耐熱復合材料 258
第五章 樹脂基納米復合材料 263
第一節(jié) 納米增強改性劑 263
一、納米增強黏土改性劑 263
二、納米碳酸鈣增強改性劑 264
三、機納米粒子增強改性劑 265
四、納米碳管增強改性劑 266
五、納米纖維增強改性劑 267
第二節(jié) 熱固性樹脂基納米復合材料 269
一、環(huán)氧樹脂基納米復合材料 269
二、酚醛樹脂基納米復合材料 274
三、不飽和聚酯基納米復合材料 277
四、聚氨酯基納米復合材料 280
第三節(jié) 熱塑性樹脂基納米復合材料 283
一、聚酰胺納米復合材料 283
二、納米SiO2/聚碳酸酯復合材料 289
三、納米CaCO3/聚甲醛復合材料 291
四、聚對苯二甲酸乙二醇酯納米復合材料 293
五、聚對苯二甲酸丁二醇酯納米復合材料 297
六、納米蒙脫土/聚對苯二甲酸丙二醇酯復合材料 301
第四節(jié) 特種樹脂基納米復合材料 303
一、聚酰亞胺納米復合材料 303
二、聚四氟乙烯納米復合材料 309
三、聚苯硫醚納米復合材料 311
四、聚醚醚酮納米復合材料 312
第五節(jié) 本征聚合物基納米復合材料 313
一、納米黏土改性聚苯胺復合材料 313
二、聚吡咯納米復合材料 314
三、納米TiO2/聚乙烯吡咯烷酮導電復合材料 316
第六章 陶瓷基復合材料 318
第一節(jié) 基礎(chǔ)知識 318
一、簡介 318
二、原材料 319
第二節(jié) 陶瓷基復合材料制造技術(shù) 323
一、連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料制造技術(shù) 323
二、晶須(短纖維)增強陶瓷基復合材料制造技術(shù) 328
三、顆粒分散型陶瓷基復合材料制造技術(shù) 332
第三節(jié) 陶瓷基結(jié)構(gòu)復合材料 336
一、連續(xù)纖維增強陶瓷基結(jié)構(gòu)復合材料 336
二、晶須(短纖維)增強陶瓷基結(jié)構(gòu)復合材料 340
第四節(jié) 陶瓷基功能復合材料 344
一、陶瓷基透波復合材料 344
二、梯度陶瓷裝甲防護材料 347
三、陶瓷基耐熱耐燒蝕復合材料 353
第五節(jié) 陶瓷基納米復合材料 357
一、納米顆粒復合陶瓷的強韌化機制 357
二、沉淀法制備高性能納米SiC/Al2O3 陶瓷基復合材料 359
三、添加法制備納米Al2O3 陶瓷基復合材料 360
四、微波燒結(jié)法制備納米Al2O3/ZrO2 (3Y)陶瓷基復合材料 361
五、刀具用納米Al2O3/亞微米TiC復合材料 363
六、納米Fe3Al/Al2O3 粒子增強復合材料 364
七、納米TiO2-MnO2 復合材料 366
八、納米TiN/TiC復合材料 368
九、TiC/Si3N4 納米復合材料 370
第七章 金屬基復合材料 372
第一節(jié) 金屬基復合材料制造技術(shù) 372
一、簡介 372
二、固態(tài)制造技術(shù) 373
三、液態(tài)制造技術(shù) 376
四、原位自生成技術(shù) 383
五、物理氣相沉積技術(shù) 384
六、化學氣相沉積技術(shù) 385
七、電鍍、化學鍍和復合鍍技術(shù) 385
第二節(jié) 纖維增強金屬基復合材料 386
一、簡介 386
二、碳纖維增強金屬基復合材料 388
三、纖維增強鋁基復合材料 390
四、石墨纖維增強銅基復合材料 393
第三節(jié) 顆粒增強金屬基復合材料 394
一、碳化硅顆粒增強金屬基復合材料 394
二、Al2O3/6-6-3青銅復合材料 397
第四節(jié) 金屬基納米復合材料 400
一、鐵基納米復合材料 400
二、鋁基納米復合材料 402
三、納米SiO2 改性Cu、Co基復合材料 409
四、納米TiO2-Co復合材料 411
第八章 碳/碳復合材料 414
第一節(jié) 基礎(chǔ)知識 414
一、簡介 414
二、性能特點 414
三、碳/碳復合材料的應用 415
第二節(jié) 碳/碳復合材料制造技術(shù) 420
一、碳/碳復合材料用碳纖維 420
二、碳/碳復合材料的基體前驅(qū)體 422
三、碳/碳復合材料的制備 426
第三節(jié) 耐燒蝕碳/碳復合材料 436
一、碳/碳復合材料-酚醛雙基體燒蝕防熱材料 436
二、鋯改性碳/碳燒蝕復合材料 438
三、碳/碳復合材料固體發(fā)動機噴管 439
第四節(jié) 碳/碳復合材料剎車盤(片)與生物應用 441
一、航空用碳/碳復合材料剎車盤 441
二、用梯度式CVD致密技術(shù)制造碳/碳復合材料剎車盤 444
三、用改進型CVD工藝制造碳/碳復合材料剎車盤 444
四、碳/碳復合材料的生物應用 446
第九章 智能復合材料 450
第一節(jié) 基礎(chǔ)知識 450
一、基本概念與范疇 450
二、主要品種與分類 451
三、基本特點 452
四、作用與長遠意義 453
第二節(jié) 智能復合材料結(jié)構(gòu)與系統(tǒng) 454
一、基礎(chǔ)材料 454
二、結(jié)構(gòu)與系統(tǒng) 459
三、應用 463
第三節(jié) 智能壓電材料 467
一、主要品種、結(jié)構(gòu)與性能 467
二、在智能復合材料系統(tǒng)中的作用 468
三、應用 469
第四節(jié) 智能磁致伸縮材料 471
一、簡介 471
二、智能磁致伸縮材料的應用 471
三、超磁致伸縮合金 474
第五節(jié) 智能形狀記憶材料 476
一、形狀記憶合金 476
二、形狀記憶陶瓷 479
參考文獻 481
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