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9.1　导论7

9.1.1　复合材料的发展简史7

9.1.2　现有的复合材料品种7

9.1.2.1　高性能增强体7

9.1.2.2　聚合物基复合材料8

9.1.2.3　金属基复合材料9

9.1.2.4　无机非金属基复合材料10

9.1.2.5　功能复合材料10

9.1.3　复合材料的新生长点10

9.1.3.1　功能、多功能、机敏、智能复合材料10

9.1.3.2　纳米复合材料11

9.1.3.3　仿生复合材料11

9.1.4 复合材料中有待深化和开拓创新的问题11

9.1.4.1　复合材料基础理论问题11

9.1.4.2　复合材料新的设计和制备方法11

参考文献11

9.2　复合材料增强体12

9.2.1　玻璃纤维12

9.2.1.1　玻璃纤维的发展概况12

9.2.1.2　玻璃纤维的分类12

9.2.1.3　玻璃纤维的组成与结构12

9.2.1.4　玻璃纤维的性能12

9.2.1.5　玻璃纤维的生产工艺13

9.2.1.6　玻璃纤维制品及用途14

9.2.1.7　特种玻璃纤维14

9.2.2　碳纤维15

9.2.2.1　概述15

9.2.2.2　碳纤维的分类15

9.2.2.3　碳纤维制造方法15

9.2.2.4　碳纤维的性能16

9.2.2.5　碳纤维的用途17

9.2.2.6　碳晶须17

9.2.3 陶瓷纤维17

9.2.3.1　碳化硅纤维18

9.2.3.2　含钛碳化硅纤维18

9.2.3.3　氧化铝纤维18

9.2.3.4　硼纤维19

9.2.3.5　氮化硼纤维19

9.2.3.6　氮化硅纤维20

9.2.3.7　陶瓷晶须21

9.2.4　芳香族聚酰胺纤维21

9.2.4.1　概述21

9.2.4.2　全芳族聚酰胺纤维23

9.2.4.3　共聚改性芳族聚酰胺纤维24

9.2.4.4　芳纶的应用24

9.2.5　聚芳酯纤维25

9.2.6　有机杂环类纤维26

9.2.6.1　聚对亚苯基苯并二噁唑（PBO）和聚对亚苯基苯并二噻唑（PBZT）纤维26

9.2.6.2　聚苯并咪唑（PBI）及其纤维27

9.2.7　高强高模聚乙烯纤维27

9.2.7.1　高强高模聚乙烯纤维的制造28

9.2.7.2　超高分子量聚乙烯纤维的性能29

9.2.7.3　超高分子量聚乙烯纤维的应用30

参考文献31

9.3　聚合物基复合材料32

9.3.1　概论32

9.3.2　基体材料32

9.3.2.1　不饱和聚酯树脂32

9.3.2.2　环氧树脂33

9.3.2.3　酚醛树脂34

9.3.2.4　其他热固性树脂35

9.3.2.5　热塑性树脂基体35

9.3.3　增强材料36

9.3.3.1　玻璃纤维36

9.3.3.2　碳纤维36

9.3.3.3　芳纶纤维36

9.3.3.4　硼纤维36

9.3.4 热固性树脂基复合材料的成型工艺36

9.3.4.1　手糊成型技术37

9.3.4.2　缠绕成型37

9.3.4.3　热压成型38

9.3.4.4　真空袋成型和热压罐成型39

9.3.4.5　拉挤成型39

9.3.4.6　树脂传递模塑成型工艺40

9.3.4.7　电子束固化成型40

9.3.5　热塑性树脂复合材料的成型工艺41

9.3.6　聚合物基复合材料的性能特点与应用41

9.3.7　聚合物基复合材料的最新发展42

参考文献42

9.4　金属基复合材料44

9.4.1　概论44

9.4.2　金属基复合材料的主要种类44

9.4.2.1　依据增强体形式划分的种类及其各自特点44

9.4.2.2　依据基体合金划分的种类及其各自特点45

9.4.2.3　金属基复合材料典型品种介绍46

9.4.3　金属基复合材料的性能47

9.4.3.1 连续纤维增强金属基复合材料的力学性能47

9.4.3.2　非连续增强金属基复合材料的力学性能47

9.4.3.3　特定物理性能48

9.4.4　金属基复合材料的复合工艺48

9.4.4.1　液相复合工艺48

9.4.4.2　固相复合工艺50

9.4.4.3　固-液两相区复合工艺51

9.4.5　金属基复合材料的加工与处理51

9.4.5.1　铸造成型51

9.4.5.2　二次塑性加工51

9.4.5.3　连接技术52

9.4.5.4　热处理技术53

9.4.5.5　机械加工与表面处理53

9.4.6　金属基复合材料的应用54

9.4.6.1　航天与空间应用54

9.4.6.2　航空应用54

9.4.6.3　在微电子系统中的应用55

9.4.6.4　在其他领域的应用55

9.4.7　金属基复合材料的新进展及发展趋势56

9.4.7.1　微结构的优化设计56

9.4.7.2　结构-功能一体化56

9.4.7.3　制备与成型加工一体化56

9.4.7.4　工艺技术的低成本化56

9.4.7.5　生产的规模化与应用的扩大化57

参考文献57

9.5　陶瓷（玻璃）基复合材料58

9.5.1 概述58

9.5.2　相变增韧陶瓷58

9.5.2.1　氧化锆的相变58

9.5.2.2　相变增韧机理59

9.5.2.3　典型的相变增韧陶瓷复合材料及其力学性能59

9.5.3　颗粒增强陶瓷基复合材料60

9.5.3.1 颗粒增强陶瓷基复合材料的增韧机理61

9.5.3.2　颗粒增强陶瓷基复合材料的力学性能61

9.5.4　晶须补强陶瓷基复合材料62

9.5.4.1 晶须62

9.5.4.2　晶须补强陶瓷基复合材料的增韧机理62

9.5.4.3　晶须补强效果的影响因素62

9.5.4.4　晶须补强陶瓷基复合材料的种类63

9.5.5　连续纤维补强陶瓷基复合材料64

9.5.5.1 纤维补强陶瓷基复合材料的增韧机理64

9.5.5.2　纤维补强陶瓷基复合材料的制备工艺65

9.5.5.3　纤维补强陶瓷基复合材料的力学性能及其影响因素66

9.5.6　层状陶瓷复合材料66

9.5.6.1　层状陶瓷复合材料的制备工艺67

9.5.6.2　层状陶瓷复合材料力学性能的影响因素68

9.5.6.3　层状陶瓷复合材料的断裂机理69

9.5.6.4　层状陶瓷复合材料的发展趋势70

9.5.7　玻璃基复合材料71

9.5.7.1　纤维增强玻璃基复合材料71

9.5.7.2　晶须增强玻璃基复合材料71

9.5.7.3　玻璃基复合材料的发展趋势71

9.5.8　陶瓷基复合材料的应用与展望72

9.5.8.1　在航空航天发动机上的研究与应用72

9.5.8.2　在航天器上的应用72

9.5.8.3　其他应用72

参考文献73

9.6　碳-碳复合材料74

9.6.1 概述74

9.6.2　碳-碳复合材料的生产工艺74

9.6.2.1　碳纤维及其预制体74

9.6.2.2　致密化处理76

9.6.2.3　石墨化处理79

9.6.2.4　检验80

9.6.3　碳-碳复合材料的微观组织80

9.6.4　碳-碳复合材料的性能80

9.6.4.1　力学性能80

9.6.4.2　热学性能81

9.6.4.3　化学性能82

9.6.4.4　摩擦磨损性能82

9.6.5　碳-碳复合材料的应用83

9.6.5.1　刹车领域83

9.6.5.2　宇航飞行器及火箭发动机84

9.6.5.3　其他领域的应用84

参考文献85

9.7　水泥基复合材料86

9.7.1　聚合物-水泥基复合材料86

9.7.1.1 聚合物水泥混凝土86

9.7.1.2　聚合物浸渍混凝土87

9.7.1.3　无宏观缺陷水泥88

9.7.2　纤维增强水泥基复合材料88

9.7.2.1　玻璃纤维增强水泥基复合材料89

9.7.2.2　钢纤维增强水泥基复合材料90

9.7.2.3　高性能的纤维增强水泥基复合材料91

9.7.3　机敏水泥基复合材料93

9.7.3.1　水泥基压电机敏复合材料94

9.7.3.2　碳纤维机敏水泥基复合材料94

9.7.3.3　自愈合机敏水泥基复合材料96

参考文献96

9.8　功能复合材料97

9.8.1　概述97

9.8.1.1　功能复合材料的结构与性能的关系97

9.8.1.2　功能复合材料的复合效应98

9.8.1.3　功能复合材料的分类及应用98

9.8.1.4　功能复合材料的发展趋势99

9.8.2　导电复合材料99

9.8.3　压电复合材料101

9.8.3.1　压电复合材料类型及制备方法101

9.8.3.2　精细压电复合材料及在传感器中的应用新进展103

9.8.4　磁性复合材料103

9.8.4.1　磁性复合材料的种类、制备方法及性能103

9.8.4.2　磁性复合材料的应用103

9.8.5　机械功能复合材料104

9.8.5.1　摩阻复合材料104

9.8.5.2　减摩复合材料104

9.8.5.3　阻尼功能复合材料105

9.8.6　其他功能复合材料105

9.8.6.1　热功能复合材料105

9.8.6.2　光功能复合材料106

9.8.6.3　声功能复合材料106

9.8.6.4　化学功能复合材料106

参考文献106

9.9　复合材料界面107

9.9.1　复合材料界面理论107

9.9.2 聚合物基复合材料界面及其改性108

9.9.2.1　聚合物基的表面改性方法110

9.9.2.2　增强体表面改性111

9.9.3　金属基复合材料界面及其改性113

9.9.3.1　金属基复合材料界面定义及重要性113

9.9.3.2　界面对金属基复合材料力学性能的影响114

9.9.3.3　金属基复合材料界面优化及界面反应控制的途径114

9.9.4　复合材料界面表征115

9.9.4.1　（表）界面宏观性质的表征115

9.9.4.2　界面形态表征115

9.9.4.3　（表）界面微观结构的表征116

9.9.4.4　界面结合强度的表征117

9.9.4.5　宏观性能测试技术117

9.9.5　复合材料界面优化设计117

参考文献118

9.10　复合材料结构设计与分析119

9.10.1 复合材料在飞机结构中的应用119

9.10.2　复合材料结构应用性能的特点119

9.10.2.1 比强度和比刚度119

9.10.2.2　各向异性和可设计性119

9.10.2.3　损伤、断裂和疲劳行为119

9.10.2.4　环境影响120

9.10.2.5　导电性120

9.10.3　结构设计与验证方法概述120

9.10.3.1　设计方法概述120

9.10.3.2　积木式设计验证试验方法概述120

9.10.3.3 复合材料结构设计方法的发展121

9.10.4　设计要求和原则121

9.10.4.1 复合材料结构的特殊设计要求121

9.10.4.2　结构设计选材122

9.10.4.3　设计许用值的确定123

9.10.5　结构分析方法124

9.10.5.1 复合材料结构分析的特点124

9.10.5.2　静强度和刚度分析124

9.10.5.3　耐久性与损伤容限分析124

9.10.5.4　复合材料结构设计和分析专用软件简介124

9.10.6　结构试验验证方法124

9.10.6.1　初步设计阶段试验124

9.10.6.2　设计研制试验125

9.10.6.3　全尺寸结构部件验证试验126

9.10.7　复合材料结构的设计概念128

9.10.7.1 “纤维取向”设计概念128

9.10.7.2 “整体化”设计概念129

9.10.7.3　其他创新设计构想129

参考文献131

9.11　复合材料性能测试与质量控制132

9.11.1　组分材料性能表征与测试132

9.11.2　单向层压板性能试验135

9.11.3　断裂韧性与损伤容限141

9.11.4　织物增强复合材料性能实验144

9.11.5　复合材料质量控制与检验146

参考文献147

9.12　复合材料失效分析148

9.12.1　缺陷与损伤的成像显示技术148

9.12.2　树脂基复合材料失效的基本类型149

9.12.2.1　基体开裂149

9.12.2.2　界面脱黏149

9.12.2.3　纤维断裂149

9.12.2.4　分层149

9.12.3　单向层合板的失效149

9.12.3.1　纵向拉伸149

9.12.3.2　纵向压缩150

9.12.3.3　横向拉伸150

9.12.3.4　横向压缩150

9.12.3.5　剪切150

9.12.4　多向层合板的失效150

9.12.4.1　单层的拉伸失效151

9.12.4.2　单层的压缩失效151

9.12.4.3　层的剪切失效151

9.12.4.4　分层151

9.12.5　静态与循环载下复合材料失效的异同点151

9.12.6　复合材料失效分析的要点152

9.12.6.1　表面保护152

9.12.6.2　损伤特征分析152

9.12.6.3　理论分析152

9.12.6.4　分析思路与方法152

参考文献153

9.13　特种复合材料154

9.13.1　纳米复合材料154

9.13.1.1　有机-无机纳米复合材料154

9.13.1.2　无机-无机纳米复合材料156

9.13.2　机敏及智能复合材料156

9.13.2.1　机敏和智能复合材料的组成156

9.13.2.2　机敏和智能材料的应用实例157

9.13.3　仿生复合材料158

9.13.3.1　仿生复合材料的基本概念158

9.13.3.2　仿生复合材料的仿生设计及实例158

9.13.3.3　仿生复合材料的发展前景159

9.13.4　混杂和超混杂复合材料159

9.13.4.1　混杂复合材料的定义159

9.13.4.2　混杂复合材料的类型159

9.13.4.3　混杂复合材料的特点与性能160

9.13.4.4　混杂复合材料的应用160

9.13.4.5　超混杂复合材料161

9.13.5　梯度功能复合材料和多功能复合材料161

9.13.5.1　梯度功能复合材料的基本概念161

9.13.5.2　梯度功能复合材料的设计与梯度复合方法161

9.13.5.3　梯度功能复合材料的应用162

9.13.5.4　多功能复合材料163

参考文献163