先进复合材料加工技术与实例
作者：辛志杰 编著
出版时间：2015年版
内容简介
先进复合材料是航空航天、国防工业、交通运输、能源及环保等诸多领域的关键材料，其应用范围不断扩大。本书主要介绍复合材料的分类、先进复合材料的性能、复合材料切削加工的特点，以及复合材料的原材料及其性能结构、复合材料的强韧性与界面行为特征等内容。《先进复合材料加工技术与实例》针对金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料以及碳/碳复合材料，分别从其制造工艺、性能及应用、切削加工技术等方面进行了详细分析及论述，列举了大量复合材料加工、切削加工技术与实例。此外，本书还对复合材料切削加工所用刀具进行了详细分析，重点介绍了大量复合材料高效加工的孔用刀具、铣削加工刀具、车削加工刀具以及类金刚石涂层刀具等技术进展与实例。本书可供广大从事复合材料生产、制造、加工等方面的工程科技人员参考，也可供广大从事机械工程及相关专业工程技术人员使用，还可供相关专业的在校师生作为教学、科研方面的参考书使用。
目录
第1章先进复合材料加工技术概述1
1.1先进复合材料概述1
1.2复合材料的分类2
1.3先进复合材料的性能3
1.4先进复合材料的研发动态5
1.5先进复合材料的应用6
1.6先进复合材料的切削加工特点7
1.7先进复合材料切削加工技术的研究现状8
1.7.1复合材料切削机理的研究8
1.7.2复合材料切削刀具材料及结构参数的改进9
1.7.3复合材料特种加工技术的研究10
1.7.4复合材料表面质量评价技术的研究11
第2章复合材料的原材料122.1纤维12
2.1.1陶瓷纤维12
2.1.2玻璃纤维13
2.1.3高熔点金属纤维15
2.1.4碳纤维16
2.1.5硼纤维18
2.1.6SiC纤维19
2.1.7Al2O3纤维与铝硅酸盐纤维20
2.1.8Si3N4系纤维21
2.1.9ZrO2系纤维21
2.1.10BN系、AlN系纤维23
2.1.11芳纶纤维23
2.2晶须24
2.2.1SiCw、Si3N4w24
2.2.2钛酸钾晶须25
2.2.3硼酸铝晶须26
2.2.4氧化锌晶须27
2.2.5石墨晶须27
2.3颗粒28
2.4基体29
2.4.1聚合物基体30
2.4.2金属基体31
2.4.3陶瓷基体31
第3章复合材料的强韧性与界面行为40
3.1复合材料的增强机理40
3.1.1颗粒增强原理40
3.1.2单向排列连续纤维增强复合材料41
3.1.3短纤维增强原理44
3.2复合材料的韧性45
3.2.1材料断裂机理45
3.2.2对断裂能量的贡献49
3.2.3准临界裂纹的扩展52
3.3复合材料的界面特征与分类54
3.3.1界面特征54
3.3.2界面分类55
3.4复合材料界面的结合机理55
3.4.1力学结合55
3.4.2残余应力55
3.5复合材料的界面强度与界面行为56
3.5.1界面强度56
3.5.2界面行为59
第4章金属基复合材料62
4.1金属基复合材料的种类及性能特点62
4.1.1颗粒增强金属基复合材料62
4.1.2纤维增强金属基复合材料63
4.1.3晶须增强金属基复合材料64
4.2金属基复合材料的应用64
4.2.1应用领域及现状64
4.2.2发展方向及趋势66
4.3金属基复合材料的切削加工性67
4.3.1切削加工机理68
4.3.2已加工表面粗糙度69
4.3.3已加工表面的硬化69
4.3.4已加工表面的残余应力70
4.3.5已加工表面形貌71
4.3.6刀具材料的选用及其磨损机理72
4.4金属基复合材料的车削加工73
4.4.1钛基复合材料(TiCp+TiBw)/TC4的车削73
4.4.2铝基复合材料SiCp/ZL109的车削79
4.4.3铝基复合材料Al2O3/Al的激光加热辅助车削81
4.5金属基复合材料的铣削加工82
4.5.1颗粒增强铝基复合材料的普通铣削82
4.5.2颗粒增强铝基复合材料的高速铣削85
4.5.3SiCp/Al复合材料的铣磨加工89
4.6金属基复合材料的钻削加工90
4.6.1ZL109合金复合材料的钻削90
4.6.2SiCp/Al复合材料的钻削仿真93
4.7金属基复合材料的磨削加工96
4.7.1磨削力96
4.7.2磨削表面粗糙度97
4.7.3磨削加工表面形貌98
4.8金属基复合材料的特种加工101
4.8.1激光表面处理101
4.8.2电火花加工102
4.8.3超声振动加工106
第5章陶瓷基复合材料115
5.1陶瓷基复合材料的种类及性能特点115
5.2陶瓷基复合材料的制备116
5.2.1陶瓷基复合材料的制备方法116
5.2.2陶瓷基复合材料的成型工艺119
5.3陶瓷基复合材料的应用120
5.3.1应用领域及现状120
5.3.2发展方向及趋势121
5.4陶瓷基复合材料的切削加工性123
5.5陶瓷基复合材料的车削加工123
5.6陶瓷基复合材料的铣削加工126
5.7陶瓷基复合材料的钻削加工129
5.8陶瓷基复合材料的磨削加工136
5.8.1纤维增强陶瓷基复合材料磨削机理研究136
5.8.2纤维增强陶瓷基复合材料磨削表面形貌与磨屑分析137
5.8.3磨削参数对表面粗糙度的影响140
5.9陶瓷基复合材料的特种加工141
第6章聚合物基复合材料144
6.1聚合物基复合材料的种类及性能特点144
6.2聚合物基复合材料的制备145
6.3聚合物基复合材料的力学性能148
6.3.1热固性复合材料148
6.3.2热塑性复合材料149
6.4聚合物基复合材料的应用150
6.4.1聚合物基复合材料在航空航天工业上的应用151
6.4.2聚合物基复合材料在其他工业产品上的应用151
6.5聚合物基复合材料的切削加工152
6.5.1聚合物基复合材料的常规机械加工方法152
6.5.2聚合物基复合材料的特种加工方法153
6.5.3聚合物基碳纤维复合材料的切削加工153
6.5.4聚合物基玻璃纤维复合材料的切削加工154
6.5.5聚合物基复合材料的钻削分层对策及钻削优化试验156
6.5.6CFRP复合材料制孔过程仿真与试验分析160
第7章碳/碳复合材料1697.1碳/碳复合材料概述169
7.2碳/碳复合材料的制造工艺170
7.2.1预制件的制造170
7.2.2碳/碳的致密化工艺173
7.2.3石墨化175
7.3碳/碳复合材料的性能及应用175
7.3.1碳/碳复合材料的性能175
7.3.2碳/碳复合材料的应用177
7.4碳/碳复合材料的切削加工178
7.4.1碳纤维复合材料的切削加工工艺178
7.4.2切削工艺对复合材料表面质量的影响181
7.4.3碳/碳复合材料切削加工实例182
7.4.4碳/碳复合材料的特种加工技术185
7.4.5复合材料表面质量评价186
第8章复合材料高效加工刀具技术187
8.1复合材料的孔加工刀具187
8.1.1碳纤维复合材料的孔加工187
8.1.2芳纶纤维、纸蜂窝及其夹层结构复合材料的孔加工189
8.1.3山特维克可乐满复合材料孔加工刀具191
8.1.4伊斯卡复合材料孔加工刀具192
8.2复合材料的铣削加工刀具193
8.2.1碳纤维复合材料的铣削加工刀具193
8.2.2芳纶纤维、纸蜂窝及其夹层结构复合材料的铣削加工刀具195
8.3复合材料的车削加工刀具197
8.4加工复合材料的类金刚石涂层刀具198
8.4.1类金刚石涂层198
8.4.2DLC涂层刀具加工实例199
8.4.3加工碳纤维复合材料用整体硬质合金涂层刀具199
8.5复合材料加工刀具面临的挑战200
参考文献201
