作为金属基复合材料中的佼佼者，钛基复合材料由于其比强度高、比模量大、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在国内外引起了广泛的研究兴趣。对钛基复合材料的关注虽然不少，但针对钛基复合材料的研究分布比较零散，研究者对钛基复合材料的基本问题缺乏清晰的、结构完整的概念。本书针对这一现状，查阅大量文献，结合本书作者多年对钛基复合材料的研究经验，使用六章内容详尽的介绍了钛基复合材料的定义、特性及应用、分类、研究方法、研究现状、制备方法、微观结构、力学性能、数值模拟、损伤失效等，完成了钛基复合材料相关知识的体系架构。
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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 钛基复合材料的定义与分类 4
1.2 钛基复合材料特性及其应用 4
1.3 增强体的分类 5
1.4 增强体材料的选择 7
1.4.1复合材料中的TiC 8
1.4.2复合材料中的TiB 8
1.4.3复合材料中的稀土元素氧化物 9
1.5 钛基体材料的选择 9
1.6 钛基复合材料力学性能的研究 9
1.6.1 室温特性 10
1.6.2 高温特性 12
1.6.3 动态特性 14
1.7 颗粒增强复合材料理论分析研究现状 15
1.7.1 宏观力学理论研究 15
1.7.2 细观力学理论研究 17
1.7.3 宏细观结合力学理论研究 21
1.8 颗粒增强复合材料数值计算研究现状 23
参考文献 24
第2章 钛基复合材料的制备方法 27
2.1 熔铸法 27
2.2 粉末冶金法 27
2.3 机械合金化法 28
2.4 自蔓延高温合成法 28
2.5 XDTM法 28
2.6 反应热压法 29
2.7 燃烧辅助铸造法 29
2.8 直接反应合成法 (DRS) 29
2.9 熔化辅助合成法 30
2.10 反应自发渗透法 30
2.11 直接金属/熔体氧化法 30
2.12 反应挤压铸造法 31
2.13 气-液合成技术法 31
2.14 快速凝固法 31
2.15 放电等离子烧结技术 32
2.16 增材制造技术法 32
2.17 金属注射成形法制备Ti-6Al-4V 34
参考文献 35
第3章 钛基复合材料的界面及微观结构 38
3.1 钛基复合材料界面的定义 38
3.2 钛基复合材料界面的特征 39
3.2.1 钛基复合材料界面的效应 39
3.2.2 钛基复合材料界面的结合机制 40
3.2.3 钛基复合材料界面的分类及界面模型 41
3.2.4 钛基复合材料界面微观结构及界面反应 43
3.2.5 钛基复合材料界面的稳定性 48
3.2.6 钛基复合材料界面的力学特性 49
3.2.7 钛基复合材料的界面设计 52
3.3 钛基复合材料界面的表征 53
3.3.1 钛基复合材料的界面组织结构表征 53
3.3.2 钛基复合材料的界面强度的表征 54
3.3.3 钛基复合材料的界面区位错分布 56
3.3.4 钛基复合材料的界面残余应力的测试 57
3.4 TiC/Ti复合材料的制备及微观结构 58
3.4.1 TiC/Ti复合材料的制备 58
3.4.2 TiC/Ti复合材料的相分析和微观结构 60
3.4.3 凝固过程对复合材料微观结构的影响 66
3.4.4 Cr、Mo和TiC组分对复合材料微观结构的影响 69
3.5 TiB/Ti复合材料的制备及微观结构 71
3.5.1 TiB/Ti复合材料的制备 71
3.5.2 TiB/Ti复合材料的相分析和微观结构 72
3.6 (TiB+TiC)/Ti复合材料的制备及微观结构 77
3.6.1 (TiB+TiC)/Ti复合材料的制备 77
3.6.2 (TiB+TiC)/Ti复合材料的相分析和微观结构 79
3.6.3 (TiB+TiC)/Ti复合材料的成型过程与增强体形成机制 88
参考文献 90
第4章 钛基复合材料的力学性能 93
4.1 钛基复合材料的室温力学性能 93
4.1.1 颗粒增强钛基复合材料的室温力学性能 93
4.1.2复合材料力学性能的强化机制、应变率效应和断裂机制 98
4.1.3 不同固溶处理温度下复合材料室温拉伸性能 103
4.1.4 不同冷却速度下复合材料的室温力学性能 105
4.1.5复合材料的抗侵彻性能 106
4.2 钛基复合材料的高温力学性能 109
4.2.1 颗粒钛基复合材料的高温力学性能 109
4.2.2 Cr、Mo和TiC组分的颗粒增强钛基复合材料高温性能 113
4.2.3 不同热处理下颗粒增强钛基复合材料高温性能 117
4.2.4 TP-650钛基复合材料的高温持久和蠕变性能 118
4.2.5复合材料的高温性能和合金组织的关系 118
4.3 钛基复合材料的本构模型 120
4.3.1 Johnson-Cook本构方程的建立 121
4.3.2 修正Johnson-Cook本构模型 128
4.3.3 钛基复合材料的细观本构模型 133
参考文献 155
第5章 钛基复合材料力学性能的数值模拟 158
5.1 均匀化理论的基本思想 158
5.2 均匀化理论的发展 159
5.3 均匀化方法在不同研究领域的应用 161
5.3.1 在传统领域的应用 161
5.3.2 在生物力学方面 161
5.3.3 在拓扑优化方面 162
5.3.4 在多孔介质渗流方面 162
5.4 均匀化理论与其他复合材料研究方法的比较 162
5.4.1 细观力学方法 162
5.4.2 分子动力学方法 163
5.5 均匀化理论的数学基础和误差估计 163
5.5.1 基本假设 163
5.5.2 数学描述 164
5.5.3 椭圆型微分算子的均匀化过程 165
5.5.4 椭圆型微分算子均匀化解的误差估计 167
5.6 弹性均匀化理论 168
5.7 弹塑性力学性能分析的均匀化方法 171
5.8 率相关的弹黏塑性均匀化理论 175
5.8.1 基本方程 175
5.8.2 均匀化过程的推导 176
5.9 基于不动点迭代方法的均匀化理论及数值模拟 178
5.9.1 不动点迭代方法 178
5.9.2 有限元分析模型 180
5.9.3 数值计算结果与分析 181
5.10 平面问题的弹塑性有限元理论及程序 195
5.10.1 平面问题的弹性理论 195
5.10.2 平面问题的塑性理论 198
5.10.3 有限元问题的离散化基本方程表达式 200
5.10.4 刚度矩阵和一致载荷矢量的计算方法及程序实现 204
5.10.5 二维弹塑性准静态有限元总程序 209
5.10.6 非线性动态瞬变问题的隐式-显式时间积分解法 212
5.10.7 二维弹塑性动态瞬变有限元总程序 216
5.10.8 颗粒增强钛基复合材料力学性能的数值计算结果及分析 222
参考文献 230
第6章 钛基复合材料的损伤与失效 232
6.1 金属基复合材料损伤基本理论 232
6.2 金属基复合材料的损伤和失效机制 234
6.2.1 金属基复合材料的损伤机制 234
6.2.2复合材料的失效发展过程及概率方法 235
6.2.3 损伤统计累积时复合材料的承载能力 235
6.2.4 损伤累积函数和短纤维段的强度分布 238
6.2.5复合材料的完全失效的过渡 239
6.2.6 组元物理化学相互作用的影响 243
6.3 钛基复合材料的损伤与失效 246
6.3.1 TiC颗粒增强钛基复合材料中微裂纹的扩展规律 246
6.3.2 TiC颗粒增强钛基复合材料的动态拉伸损伤机制 248
6.3.3 平面损伤本构关系 250
6.3.4 一维动态拉伸损伤本构 254
6.3.5 模型参数与计算结果讨论 256
6.4 冲击作用下基体材料的失效 262
6.5 Ti-6Al-4V再结晶动力学计算 264
6.5.1 晶界迁移机制动力学计算 265
6.5.2 亚晶合并动力学计算 266
6.5.3 Ti-6Al-4V绝热剪切带内组织演化机制 267
参考文献 269
第7章 钛基复合材料的应用与发展趋势 272
7.1 钛基复合材料的应用 272
7.2 钛基复合材料的发展趋势 274
参考文献 275
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