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1 轻量化材料的选择 Kay Weidenmann，Alexander Wanner1

1.1材料及其特性1

1.2材料选择的一般问题4

1.2.1信息来源4

1.2.2材料特性的描述和对比4

1.2.3产品形成过程中的材料选择5

1.3选择策略6

1.3.1要求特性和材料评估6

1.3.2用于材料评估的材料指数8

1.4通过材料指数进行材料选择8

1.4.1轻量化结构相关的材料指数12

1.4.2材料选择图表13

1.5多重边界条件和相互竞争的目标15

1.5.1多重边界条件15

1.5.2相互竞争的目标16

1.6部件形状的影响19

1.6.1基本问题19

1.6.2形状和效率19

1.6.3形状因数20

1.6.4选择材料时形状因数的作用21

1.7结构空间产生的限制22

1.7.1基本问题22

1.7.2有限结构空间下的选择策略22

1.7.3其他部件和荷载条件24

1.8总结26

1.9附加信息26

2 钢材 Wolfgang Bleck28

2.1钢是多用途材料28

2.2高强度扁钢制品29

2.2.1极薄钢板（＜0.5mm）29

2.2.2薄钢板（0.5～3mm）用钢31

2.2.3较厚钢板用钢40

2.2.4冲压模具钢45

2.3锻件用钢48

2.4高强度钢丝用钢51

2.5高强度钢51

2.5.1超高强度调质钢52

2.5.2超高强度马氏体时效钢53

2.6钢的回收特性53

2.7附加信息54

3 铝材 Jurgen Hirsch，Friedrich Ostermann55

3.1作为纯物质的铝56

3.2铝合金58

3.2.1分类和专有名词汇总58

3.2.2用于结构部件的可锻合金61

3.2.3用于结构部件的铸造合金70

3.3铝材的处理和加工72

3.3.1成型铸造——成型72

3.3.2锻造铝合金材质的半成品——成型73

3.3.3对铝制半成品的加工76

3.3.4铝合金的分离78

3.3.5表面处理79

3.3.6连接79

3.3.7维修可能性81

3.4结构设计方面81

3.4.1减重原则81

3.4.2弹性材料特性和轻量化程度81

3.4.3冲击负荷下的特性82

3.4.4抗疲劳强度原则84

3.5回收利用84

3.6铝材的应用85

3.7总结87

3.8附加信息88

4 镁材 Peter Kurze90

4.1纯金属镁91

4.2镁合金93

4.2.1镁合金的分类和术语表93

4.2.2合金元素的影响94

4.3镁合金的特性95

4.3.1机械特性95

4.3.2物理特性96

4.3.3化学特性99

4.4腐蚀与腐蚀防护100

4.4.1腐蚀100

4.4.2腐蚀防护101

4.5镁合金的加工和处理104

4.5.1成型104

4.5.2变形105

4.5.3镁合金的连接106

4.6镁合金的应用109

4.6.1汽车制造109

4.6.2电子设备109

4.6.3机械制造111

4.6.4航天112

4.7结论113

4.8详细信息113

5 钛材 Heinz Sibum和Jurgen Kiese116

5.1金属钛117

5.2钛材的分类118

5.2.1纯钛118

5.2.2钛合金119

5.3钛合金的特性121

5.3.1物理和技术特性121

5.3.2轻量化中采用合适材料且设计成本合理的效果125

5.4钛材的加工和处理126

5.4.1热处理126

5.4.2连接工艺129

5.4.3切削加工134

5.4.4分离、冲压、钻孔及去除表面层135

5.4.5成型135

5.4.6表面加工136

5.5安全性和回收利用137

5.6半成品生产和半成品成型138

5.7应用示例139

5.8总结和展望141

5.9详细信息142

6 塑料 Axel Kauffmann144

6.1基本情况145

6.2热塑性塑料149

6.2.1标准塑料154

6.2.2工程塑料155

6.2.3高性能聚合物155

6.3热固性塑料156

6.3.1树脂体系、模塑材料158

6.3.2交联聚氨酯159

6.4弹性体材料160

6.4.1交联的弹性体（橡胶材料、橡胶）160

6.4.2热塑性弹性体（TPE）161

6.5发泡聚合物163

6.5.1软弹性发泡材料164

6.5.2半硬型多孔塑料166

6.5.3硬发泡材料167

6.6填充剂和添加剂168

6.7详细信息171

7 纤维增强塑料 Frank Henning与Klaus Drechsler及Lazarula Chatzigeorgiou合作编写173

7.1复合材料原理174

7.2作为基质的塑料176

7.3增强纤维及其特性178

7.3.1玻璃纤维178

7.3.2碳纤维180

7.3.3芳纶纤维182

7.3.4天然纤维185

7.4织物半成品186

7.4.1纤维毡垫和棉网189

7.4.2织物189

7.4.3纤维网190

7.4.4编织网191

7.4.5针织物194

7.4.6纤维补片预成型196

7.4.7缝制技术197

7.4.8粘接技术201

7.5浸渍的半成品201

7.5.1热固性塑料系统202

7.5.2不可流动的（连续纤维增强）热固性预浸带204

7.5.3热塑性塑料系统206

7.6纤维增强塑料的特性211

7.6.1基质和纤维之间的黏附215

7.6.2对强度和刚性的影响215

7.7应用领域220

7.8详细信息227

8 工业陶瓷 Walter Krenkel231

8.1轻量化应用的结构陶瓷232

8.1.1与其他结构材料相比的特性232

8.1.2用于传动技术的陶瓷滚动轴承234

8.1.3氮化硅材质轻量化陶瓷壳体234

8.2通过纤维复合陶瓷实现的轻量化235

8.2.1陶瓷复合材料235

8.2.2强化纤维237

8.2.3 CMC部件的生产工艺238

8.2.4 CMC材料的特性240

8.2.5航天工业中的高温轻量化241

8.2.6陶瓷轻量化制动器243

8.3总结和展望244

8.4详细信息244

9 混合复合材料 Frank Henning，Kay Weidenmann，Bernd Bader246

9.1复合材料与材料复合246

9.2材料混合的基本原理247

9.3轻量化相关的混合方案250

9.3.1塑料—金属混合技术250

9.3.2塑料—塑料混合技术254

9.3.3塑料—陶瓷混合技术256

9.3.4塑料—木材混合技术256

9.4总结258

9.5详细信息259