张荻院士团队：金属基复合材料 | 材料先进成型与加工技术丛书

作者简介

张荻，中国科学院院士、欧洲科学院院士、亚太材料科学院院士 ，上海交通大学讲席教授，金属基复合材料国家重点实验室主任，全国先进工作者、全国高校黄大年式教师团队负责人。长期从事金属基及构型化复合材料应用基础研究，在复合材料设计、形变调控、复合制备新技术等方面取得了系列创新性研究成果。相关基础研究成果已成功应用于中国空间站、北斗三号、嫦娥系列探测器、月球车、火星探测器等国家重大工程与高端装备。以第一完成人获国家自然科学奖二等奖2项，参与制定国家标准3项。

在科技创新驱动社会发展的时代背景下，材料科学已成为解决全球性挑战的核心关键学科。无论是航空航天领域对轻质高性能结构材料的迫切需求，还是能源交通领域对轻质高性能功能材料的持续追求，金属基复合材料始终处于材料创新的前沿阵地。作为融合结构承载与功能特性的多相复合体系，金属基复合材料在国民经济各个领域的应用价值日益凸显，相关的科学研究与工程技术也正在不断迭代升级。

典型结构材料性能

相较传统轻质结构材料而言，先进金属基复合材料具有低密度、高比刚度、高比强度、低热膨胀、高导热性以及高可靠性等优势，在过去30 年中已获得规模化应用，为新型空天飞行器发展提供了重要材料支撑。

金属基复合材料是以金属或合金为基体，通过与一种或多种陶瓷等增强体人工结合而成的先进复合材料。金属基复合材料凭借高模量、高强韧、高导热、低热膨胀及高阻尼等优异特性，在航空航天、能源环境、交通运输及电子封装等领域展现出不可替代的研究与应用价值。金属基复合材料在设计方法、制备工艺、加工技术、界面特性、服役行为及工程应用等方面取得了系统性进展。传统微米颗粒与纤维增强金属基复合材料发展日渐成熟，而以纳米碳材料为代表的新型复合体系正成为学科前沿与研究热点。

颗粒增强金属基复合材料的三维重构结构建模

金属基复合材料的发展历程，生动展现了科学研究突破与工程技术创新的协同演进。过去数十年间，学术界在微观增强机制解析、多尺度设计理论构建以及先进制备技术研发等方面取得了显著进展。然而，该领域的理论体系仍需完善，在微观力学行为表征、界面结构与性能调控、多尺度/跨尺度模拟方法以及材料基因工程技术应用等方面，仍面临诸多亟待攻克的关键科学与技术难题。

金属基复合材料购买

张 荻 苏益士 欧阳求保 等 著

北京: 科学出版社, 2026. 6

（材料先进成型与加工技术丛书/申长雨总主编） 选购丛书

在此背景下，上海交通大学金属基复合材料全国重点实验室的研究团队整合多年研究积累，共同撰写《金属基复合材料》一书，不仅系统梳理国内外前沿研究成果，而且紧密结合我国材料产业发展需求，创新性地提出多个研究视角与技术发展方向。本书旨在构建完整的学术知识体系，为科研工作者提供理论参考，同时为工程技术人员在材料选型与结构设计中提供实践指导。

面向国家重大战略需求与科技发展趋势，金属基复合材料的科学研究正迎来新的发展机遇，应用研究正迈向新的产业高度。全书遵循“基础理论—材料体系—前沿应用”的知识框架，力求以科学系统的视角展现金属基复合材料的学科面貌：第一部分聚焦基础理论与研究方法，系统阐述基本设计准则、制备加工方法、破坏失效机制及界面行为表征；第二部分深入剖析典型材料体系，揭示铝基、镁基、钛基等复合材料的“工艺—组织—性能”内在关联；第三部分前瞻性地探讨材料基因工程、数据库建设及工程化应用等前沿方向，通过理论分析与案例研究相结合的方式，为学术界和产业界提供参考与启发。

本书在上海交通大学金属基复合材料全国重点实验室主任张荻院士的悉心指导下完成，凝结了重点实验室相关科研团队的集体智慧，倾注了多位国内外专家、学者和师生的辛勤汗水。我们谨向重点实验室的前辈吴人洁教授、张国定教授致敬。同时，向参与撰写与研讨的熊定邦研究员、吕维洁研究员、李志强研究员、范同祥教授、郭强教授、韩远飞研究员、谭占秋副研究员、范根莲副研究员、赵蕾副教授、李赞副教授、乐建温助理研究员、曹贺助理研究员、华安栋博士后、董昌林博士后等科研骨干，以及李明宇、张鑫、龙新阳、苏楠等博士研究生，刘旭阳、柴绪顺、羊镜宇等硕士研究生的辛勤付出表达衷心的感谢。在此，谨向所有参与撰写工作的同仁致以诚挚谢意，并对支持本书出版的科学出版社表示衷心感谢。同时，期盼本书能为广大读者带来学术上的收获和实践中的帮助。感谢国家科学技术学术著作出版基金（2025）、国家重点研发计划青年科学家项目（2022YFB3708900）、国家自然科学基金重大项目（52192595）和上海交通大学“交大2030”计划（A 类）项目等资助。

本文摘编自《金属基复合材料》（张荻等著. 北京: 科学出版社, 2026. 6）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

（材料先进成型与加工技术丛书/申长雨总主编） 选购丛书

责任编辑：翁靖一 高 微

本书为“材料先进成型与加工技术丛书”之一，旨在打造涵盖科学研究、技术创新与工程应用的金属基复合材料综合性专著，为读者系统呈现金属基复合材料领域的专业知识体系与前沿研究动态，探讨金属基复合材料的学科发展趋势与关键技术途径。全书内容架构分为三大模块：第一部分系统阐述金属基复合材料的基础理论，包括学科发展概述、基本设计准则、制备加工方法、破坏失效机制以及界面行为表征；第二部分聚焦典型金属基复合材料体系，深入探讨铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料及其他金属基复合材料的“工艺—组织—性能”内在关联；第三部分围绕材料基因工程前沿方向，全面梳理金属基复合材料在高通量研究、数据库技术、数据驱动设计及工程化应用等方面的进展并展望学科未来。

本书可作为材料科学与工程及相关专业本科生或研究生的专业教材，也可用作从事材料研发、生产制造及实际应用的科研人员与工程技术人员的实用参考书。

（本文编辑：刘四旦）

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