本书系统阐述了以氮化硼纳米片（BNNSs）作为核心增强相的新一代金属基复合材料的设计、制备方法、微观组织性能、强韧化机理与应用前景，以解决传统复合材料“强韧互斥”这一难题为出发点，深入探讨了“白色石墨烯”——氮化硼纳米片在钛、铝、铜等不同金属基体中的分散工艺、界面调控及复合制造策略。
全书共分8章，内容包括概论、氮化硼纳米片增强金属基复合材料设计与制备、不同含量BNNSs增强钛基复合材料的制备和性能研究、BNNSs/TC4复合材料界面结构的调控及其对力学性能的影响机制研究、浆料直写打印多尺度BNNSs/TC4复合材料的力学性能与强韧化机理研究、复合材料表面BNNSs纳米镶嵌涂层的制备和摩擦学性能研究、高含量氮化硼纳米片增强铝基复合材料的微观组织与性能研究和氮化硼纳米片增强铜基复合材料的微观组织与性能研究。
本书主要面向材料科学与工程、机械工程、航空航天等领域的科研人员以及高校相关专业师生，可作为其在高性能复合材料研究、开发与教学工作中的重要参考。

前言
第1章概论1
11引言1
12金属基复合材料及其制备方法2
121金属基复合材料的基本概念2
122金属基复合材料的分类及其应用3
123金属基复合材料设计理念5
124金属基复合材料制备方法7
125金属基复合材料组织表征方法10
126金属基复合材料性能测试方法11
13氮化硼纳米片及其制备方法12
131氮化硼纳米片的物化性能12
132氮化硼纳米片的制备方法14
133氮化硼纳米片的表征方法17
134氮化硼金属界面反应行为研究现状19
14纳米氮化硼增强金属基复合材料的研究现状20
141纳米氮化硼增强金属基复合材料的力学性能和强韧化机理20
142纳米氮化硼增强金属基复合材料的摩擦学性能和减摩机理23
15分子动力学模拟在揭示金属基复合材料失效机制中的应用24
151金属基复合材料分子动力学模拟的方法和意义24
152分子动力学模拟在揭示金属基复合材料强韧化机理中的应用25
153分子动力学模拟在揭示金属基复合材料减摩机理中的应用27
参考文献29
第2章氮化硼纳米片增强金属基复合材料设计与制备36
21BNNSs增强钛基复合材料设计与制备36
211实验原材料36
212材料制备工艺及研究方案37
213复合材料界面力学行为的分子动力学模拟43
22BNNSs增强铝基复合材料设计与制备46
221实验原材料46
222材料制备工艺及研究方案46
23BNNSs增强铜基复合材料设计与制备48
231实验原材料48
232材料制备工艺及研究方案48
24复合材料分析与测试49
241组织与物相分析49
242力学性能测试52
243摩擦学性能测试52
参考文献53
第3章不同含量BNNSs增强钛基复合材料的制备和性能研究55
31引言55
32研究方案56
33BNNSs的表征56
34BNNSs增强钛基复合材料的微观组织57
341不同BNNSs含量下复合粉末的形貌57
342不同BNNSs含量下复合材料的微观组织58
35BNNSs增强钛基复合材料的力学性能和强韧化机理61
351不同BNNSs含量下复合材料的力学性能和断裂机制61
352不同BNNSs含量下复合材料的强韧化机理63
353基于分子动力学的不同纳米构型的界面拉伸变形行为68
36BNNSs增强钛基复合材料的摩擦学性能和减摩机理77
参考文献82
第4章BNNSs/TC4复合材料界面结构的调控及其对力学性能的影响
机制研究8841引言88
42研究方案88
43BNNSs分散工艺优化及其对力学性能的影响89
431BNNSs分散性优化后复合材料的微观组织89
432BNNSs分散性优化后复合材料的力学性能90
44BNNSs/TC4复合材料界面构型的调控及其对力学性能的影响92
441保温时间对复合材料界面构型的影响92
442复合材料界面构型对力学性能的影响95
45不同保温时间下BNNSs/TC4复合材料界面结构演化机理97
46基于分子动力学的BNNSs/TC4复合材料变形行为和强韧化机理100
461BNNSs/TC4复合材料增韧机理100
462BNNSs/TC4复合材料强化机理101
参考文献103
第5章浆料直写打印多尺度BNNSs/TC4复合材料的力学性能与强韧化
机理研究10751引言107
52研究方案108
53DIW制备BNNSs/TC4复合材料的微观组织108
54DIW制备BNNSs/TC4复合材料的力学性能110
55DIW制备BNNSs/TC4复合材料的强韧化机理111
参考文献114
第6章复合材料表面BNNSs纳米镶嵌涂层的制备和摩擦学性能研究117
61引言117
62研究方案118
63钛基BNNSs纳米镶嵌涂层的组织和成分表征118
64钛基BNNSs纳米镶嵌涂层的摩擦学性能122
参考文献127
第7章高含量氮化硼纳米片增强铝基复合材料的微观组织与性能研究129
71引言129
72研究方案129
73变速球磨BNNSs/Al复合粉末的微观组织130
731BNNSs和Al粉末的微观形貌130
732BNNSs/Al复合粉末的变速球磨工艺设计130
733分步添加BNNSs的工艺设计132
734BNNSs/Al复合粉末的微观形貌132
735BNNSs分散机理分析133
74BNNSs/Al复合材料的微观组织134
741BNNSs/Al复合材料的致密度分析134
742BNNSs/Al复合材料的XRD表征135
743BNNSs/Al复合材料的微观结构表征135
744BNNSs/Al复合材料的界面表征136
75BNNSs/Al复合材料的性能研究与机理分析138
751BNNSs/Al复合材料的拉伸性能138
752BNNSs/Al复合材料的耐磨性能142
参考文献145
第8章氮化硼纳米片增强铜基复合材料的微观组织与性能研究148
81引言148
82研究方案149
83BNNSs/Cu复合粉末的微观组织149
831BNNSs粉末与Cu粉末的表征150
832BNNSs/Cu复合粉末微观形貌表征151
84BNNSs/Cu复合材料的微观组织152
841BNNSs/Cu复合材料的致密度分析153
842BNNSs/Cu复合材料的XRD表征153
843BNNSs/Cu复合材料的微观结构表征154
844BNNSs/Cu复合材料的界面表征155
85BNNSs/Cu复合材料的性能研究与机理分析155
851BNNSs/Cu复合材料的力学性能156
852BNNSs/Cu复合材料的耐磨性能160
参考文献162

材料是现代工业与尖端科技发展的基石。航空航天装备、精密仪器等在极端环境下服役，对材料轻量化、高强度、高导热、耐磨损等综合性能提出了近乎苛刻的要求。传统金属材料及其以微米级陶瓷为增强相的复合材料，往往面临“强韧互斥”的固有难题，即强度与韧性难以协同提升，极大地限制了其应用。为了解决这个难题，亟须开发兼具优异力学性能与良好界面相容性的新型增强相。
氮化硼纳米片，被誉为“白色石墨烯”，以其极高的强度、出色的导热性、固有的润滑特性以及相较于石墨烯更为温和的界面反应活性，被视为新一代金属基复合材料的理想增强相，为解决上述难题提供了新的思路。
本书基于此背景，系统阐述了氮化硼纳米片增强金属基复合材料的前沿研究。全书以“材料设计—可控制备—结构表征—性能机理—应用探索”为主线，构建了完整的研究体系。内容不仅深入探讨了氮化硼纳米片在钛、铝、铜等典型金属基体中的分散工艺、界面调控策略与复合制备技术，还综合利用现代分析手段与分子动力学模拟，从微观甚至原子尺度揭示了复合材料的强韧化与减摩机理，阐释了界面结构演化与宏观性能之间的内在关联。此外，本书还前瞻性地介绍了浆料直写三维打印等先进制造技术在该材料体系中的应用，展现了其制备复杂构件的潜力，并专章论述了基于氮化硼纳米片的表面镶嵌涂层及其摩擦学性能，拓宽了材料的应用维度。
本书旨在为材料科学与工程和机械工程等领域的科研人员、工程师及师生提供一部理论深入、技术详实、视角前沿的学术专著。它不仅是对特定材料体系研究成果的总结，更是在提供一种解决“强韧互斥”问题的创新思路与研究范式。我们期待本书能够对推动高性能金属基复合材料的基础研究、技术创新与工程应用产生积极而深远的影响。
作者