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第1章 概论1

1.1 引言1

1.1.1 比强度和比模量1

1.1.2 疲劳性能和断裂韧性1

1.1.3 耐高温性能2

1.1.4 导电与导热性能2

1.1.5 耐磨性能2

1.1.6 热膨胀性能2

1.1.7 吸潮、老化及气密性3

1.2 原位反应技术的发展现状4

1.2.1 自蔓延燃烧反应法（Self-propagating High Temperature Synthesis,SHS）4

1.2.2 放热弥散法（Exothermic Dispersion,XD）5

1.2.3 接触反应法（Contact Reaction,CR）5

1.2.4 气液反应法（Vapor Liquid Synthesis,VLS）6

1.2.5 直接熔体氧化法（Direct Melt Oxidation,DIMOX）7

1.2.6 机械合金化法（Mechanical Alloying,MA）7

1.2.7 混合盐反应法（London Scandinavian Metallurgical,LSM）8

1.2.8 无压浸渗反应法（Pressureless Metal Infiltration,PRIMEX）9

1.2.9 原位热压放热反应法（In-situ Hot Pressing Exothermic Reaction Synthesis,In-situ HPERS）9

1.2.10 微波合成法（Microwave Synthesis,MS）10

1.3 原位反应的热力学及动力学14

1.3.1 原位反应的热力学15

1.3.2 原位反应的动力学16

1.4 内生型铝基复合材料的性能17

1.4.1 内生型铝基复合材料的力学性能17

1.4.2 内生型铝基复合材料的摩擦磨损性能18

参考文献19

第2章 反应热力学23

2.1 热力学基本理论24

2.1.1 标准态下物质的热力学基本参数24

2.1.2 标准态下热力学基本参数的变化25

2.1.3 反应自发进行的热力学条件26

2.1.4 理论燃烧温度Tad的计算26

2.2 Al-TiO2-X系热力学分析26

2.2.1 Al-TiO2系热力学分析28

2.2.2 Al-TiO2-B系热力学分析30

2.2.3 Al-TiO2-C系热力学分析32

2.2.4 Al-TiO2-B2O3系热力学分析34

2.2.5 Al-TiO2-B2O3-C系热力学分析35

2.3 Al-ZrO2-X系热力学分析36

2.3.1 Al-ZrO2系热力学分析36

2.3.2 Al-ZrO2-C系热力学分析38

2.3.3 Al-ZrO2-B系的热力学分析40

参考文献42

第3章 反应动力学44

3.1 宏观动力学44

3.1.1 热平衡方程44

3.1.2 反应波的结构45

3.1.3 反应波的移动速率45

3.1.4 燃烧模式的判据50

3.2 微观动力学51

3.2.1 化学控制51

3.2.2 扩散控制51

3.3 反应动力学模型52

3.3.1 Al-TiO2反应动力学模型52

3.3.2 影响Al-TiO2反应速率的因素分析54

3.4 Al-TiO2-X系反应过程的DSC分析56

3.4.1 Al-TiO2系56

3.4.2 Al-TiO2-C系65

3.4.3 Al-TiO2-B系72

3.4.4 Al-TiO2-B2O3系78

3.4.5 Al-TiO2-B2O3-C系88

3.5 Al-ZrO2-X系反应过程的DSC分析91

3.5.1 Al-ZrO2系91

3.5.2 Al-ZrO2-C系95

3.5.3 Al-ZrO2-B系98

3.6 体积分数对Al2O3分布的影响101

参考文献103

第4章 力学性能106

4.1 Al-TiO2-X系复合材料室温力学性能106

4.1.1 Al-TiO2-C系复合材料107

4.1.2 Al-TiO2-B系复合材料108

4.1.3 Al-TiO2-B2O3系复合材料110

4.1.4 Al-TiO2-B2O3-C系复合材料111

4.2 Al-ZrO2-X系室温力学性能113

4.2.1 Al-ZrO2-B系复合材料113

4.2.2 Al-ZrO2-C系复合材料113

4.3 高温力学性能116

4.3.1 Al-TiO2-C系复合材料117

4.3.2 Al-TiO2-B2O3系复合材料121

4.3.3 Al-TiO2-B2O3-C系复合材料124

4.4 增强机制126

4.4.1 颗粒切过增强机制127

4.4.2 颗粒未切过增强机制129

4.4.3 颗粒增强的其他机制133

4.5 影响颗粒强化的因素136

4.6 断裂机理137

4.6.1 以Al3Ti为例分析其断裂过程137

4.6.2 界面处的基体断裂138

参考文献139

第5章 摩擦磨损性能142

5.1 摩擦磨损性能的影响因素142

5.1.1 外部因素142

5.1.2 内部因素145

5.2 干摩擦学特性主要表征参数149

5.2.1 磨损率149

5.2.2 摩擦系数149

5.2.3 摩擦过程稳定性150

5.3 实验方法150

5.3.1 实验材料150

5.3.2 室温下干摩擦磨损实验步骤150

5.3.3 高温下干摩擦磨损实验步骤152

5.3.4 摩擦磨损实验方案152

5.4 Al-TiO2-X摩擦磨损性能153

5.4.1 室温下摩擦磨损性能153

5.4.2 高温下摩擦磨损性能158

5.4.3 磨面及亚表面的形貌观察161

5.4.4 载荷大小对磨面及亚表面的影响167

5.4.5 高温下磨面观察与分析170

5.5 Al-ZrO2-X系摩擦磨损性能171

5.5.1 Al-ZrO2-C系室温摩擦磨损性能171

5.5.2 Al-ZrO2-C系室温磨面形貌177

5.5.3 Al-ZrO2-C系高温摩擦磨损性能181

5.5.4 Al-ZrO2-C系高温磨面形貌189

5.5.5 Al-ZrO2-B系室温摩擦磨损性能192

5.5.6 Al-ZrO2-B系室温磨面形貌195

5.5.7 Al-ZrO2-B系高温摩擦磨损性能199

5.5.8 Al-ZrO2-B系高温磨面形貌203

5.6 磨损机理分析207

5.6.1 磨损的基本理论207

5.6.2 磨损机理209

参考文献213

第6章 分级结构铝基复合材料217

6.1 分级结构217

6.2 分级结构铝合金220

6.3 分级结构铝基复合材料221

6.4 内生型分级结构铝基复合材料223

参考文献224