前言

20世紀(jì)70年代初，Aveston 在連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，首次提出了連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的概念；20世紀(jì)70年代末，Naslain在陶瓷基復(fù)合材料制造技術(shù)方面取得重大突破，拉開(kāi)了國(guó)際陶瓷基復(fù)合材料研發(fā)的序幕；1991年，西北工業(yè)大學(xué)張立同院士團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，開(kāi)展陶瓷基復(fù)合材料研究，成為我國(guó)超高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料發(fā)展的里程碑。

在國(guó)內(nèi)外陶瓷基復(fù)合材料競(jìng)相發(fā)展的過(guò)程中，強(qiáng)韌化問(wèn)題日益凸現(xiàn)。強(qiáng)韌化問(wèn)題研究可分為兩個(gè)層面：一是強(qiáng)韌化機(jī)理，二是強(qiáng)韌化實(shí)現(xiàn)。早期主要關(guān)注強(qiáng)韌化機(jī)理，如界面脫粘、裂紋擴(kuò)展和纖維拔出等。陶瓷基復(fù)合材料強(qiáng)韌化機(jī)理是在聚合物基復(fù)合材料和陶瓷材料強(qiáng)韌化基礎(chǔ)上提出的，而在利用這些機(jī)理實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一些難以解釋的現(xiàn)象，例如：并不是纖維的強(qiáng)度越高強(qiáng)韌性越好；涂層除了保護(hù)作用外還有強(qiáng)韌化作用；界面的影響與工藝過(guò)程密切相關(guān)；基體的分布對(duì)強(qiáng)韌性有顯著影響等。這些現(xiàn)象折射出強(qiáng)韌化的兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題：復(fù)合材料各結(jié)構(gòu)單元的強(qiáng)韌化協(xié)同問(wèn)題，工藝過(guò)程強(qiáng)韌化的協(xié)同問(wèn)題。闡明這兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題，不但需要相關(guān)理論指導(dǎo)，而且還必須以材料制備技術(shù)發(fā)展和大量試樣制備與測(cè)試表征為基礎(chǔ)。這需要一個(gè)穩(wěn)定團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持不懈的努力和相關(guān)經(jīng)費(fèi)的持續(xù)支持。

張立同院士團(tuán)隊(duì)以碳化硅陶瓷基復(fù)合材料（CMC-SiC）為對(duì)象，在國(guó)防973和國(guó)家杰出青年基金等項(xiàng)目支持下，研究了微結(jié)構(gòu)單元的強(qiáng)韌化協(xié)同問(wèn)題；在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)防預(yù)研等項(xiàng)目支持下，研究了工藝過(guò)程與強(qiáng)韌化協(xié)同問(wèn)題。本書(shū)是上述研究成果的總結(jié)和歸納，也是從材料制備工藝角度系統(tǒng)研究陶瓷基復(fù)合材料強(qiáng)韌化的一部專著。本書(shū)旨在通過(guò)研究增強(qiáng)纖維、界面相、基體和涂層四個(gè)微結(jié)構(gòu)單元對(duì)陶瓷基復(fù)合材料強(qiáng)韌性的影響及其協(xié)同作用，初步實(shí)現(xiàn)根據(jù)服役要求進(jìn)行陶瓷基復(fù)合材料強(qiáng)韌性設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)。

全書(shū)共7章，由筆者統(tǒng)籌組稿，梅輝教授協(xié)助組稿，張立同院士審定。第1章介紹陶瓷基復(fù)合材料的強(qiáng)韌化研究進(jìn)展及其存在的問(wèn)題。第2章介紹纖維種類和纖維絲束大小對(duì)強(qiáng)韌性的影響，重點(diǎn)討論纖維的強(qiáng)韌化機(jī)理與纖維選擇原則。第3章介紹界面相制備工藝對(duì)強(qiáng)韌性的影響，重點(diǎn)討論界面相綜合作用機(jī)理。第4章介紹基體分布和基體多元多層改性對(duì)強(qiáng)韌性的影響，重點(diǎn)討論基體強(qiáng)韌化途徑與機(jī)理。第5章介紹涂層和涂層改性對(duì)強(qiáng)韌性的影響，重點(diǎn)討論涂層的強(qiáng)韌化機(jī)理。第6章介紹環(huán)境因素與微結(jié)構(gòu)單元的非線性耦合作用，重點(diǎn)討論環(huán)境強(qiáng)韌化途徑與機(jī)理。第7章介紹微結(jié)構(gòu)單元的協(xié)同作用及其強(qiáng)韌化機(jī)理，擬嘗試建立預(yù)制體結(jié)構(gòu)與強(qiáng)韌性的關(guān)系。

本書(shū)包含了孟志新和王毅強(qiáng)博士論文的內(nèi)容，還采用了梅輝、吳守軍、楊文彬、馬軍強(qiáng)、聶景江、汪海濱、陳曦、王紅琴等學(xué)位論文的部分內(nèi)容。同時(shí)還收錄了殷小瑋教授、王一光教授、范尚武副教授在強(qiáng)韌化方面的研究成果，以及喬生儒教授和矯桂瓊教授課題組在本征力學(xué)性能方面的研究成果。長(zhǎng)期研究過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)的工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)全部試樣制備，并參與了部分性能測(cè)試。博士研究生孟志新、李建平、侯翼、朱艷參加了資料收集、整理和校對(duì)。

本書(shū)力求專業(yè)性和實(shí)用性結(jié)合，希望為陶瓷基復(fù)合材料專業(yè)研究生和相關(guān)研究人員提供參考，為生產(chǎn)部門(mén)工藝設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)部門(mén)的應(yīng)用選材提供借鑒。但是，陶瓷基復(fù)合材料強(qiáng)韌化問(wèn)題十分復(fù)雜，雖經(jīng)團(tuán)隊(duì)十余年研究，一些研究成果仍在實(shí)踐檢驗(yàn)過(guò)程中，一些問(wèn)題還處于不斷認(rèn)識(shí)階段，膚淺和疏漏在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

成來(lái)飛

2018.7