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绪论 1

第一节 工程材料的范畴与特点 1

一、工程材料的范畴 1

二、几类主要工程材料的基本特点 3

第二节 工程材料的发展 4

一、金属材料发展的简况 4

二、无机非金属材料发展的简况 5

三、高分子材料发展简况 6

第三节 工程材料的核心要素 6

一、核心要素及其主要内涵 6

二、核心要素及其相互关系 7

参考文献 9

名词索引 9

第一篇 工程材料科学基础 11

第一章 材料的组织结构和基本性能 11

第一节 材料的基本结构与性能 11

一、材料中的结合键及其与材料性能的关系 11

二、晶体与非晶体 15

第二节 晶体结构 16

一、晶胞和空间点阵 16

二、晶向指数与晶面指数 18

三、材料的若干典型晶体结构 20

第三节 实际材料的微观结构 22

一、材料微观结构的一般特征 22

二、实际材料中的基本组织结构单元 23

第四节 材料中的常见相 28

一、固溶体 28

二、金属间化合物 29

三、陶瓷相 31

四、聚合物 32

第五节 非平衡态结构材料 33

一、非晶态材料 33

二、纳米晶材料 34

第六节 工程材料的基本性能 35

一、材料的结合能与性能的关系 36

二、材料的性能与组织结构的关系 37

参考文献 39

名词索引 40

习题 41

第二章 材料成型的基本原理 42

第一节 结晶 42

一、晶体凝固的热力学条件 42

二、形核 44

三、晶体长大 46

四、晶粒大小的控制 49

第二节 非晶凝固 50

一、非晶凝固的热力学 51

二、非晶凝固的动力学与非晶形成能力 52

三、非晶的制备方法 53

第三节 塑性变形的基本理论 53

一、单晶体的塑性变形 53

二、多晶体的塑性变形 58

三、非晶的塑性变形 62

第四节 回复和再结晶 64

一、回复 65

二、再结晶 65

三、晶粒长大 68

参考文献 69

名词索引 70

习题 71

第三章 材料成型工艺与组织结构控制 72

第一节 金属材料的液态成型 72

一、金属材料的液态成型及其基本特点 72

二、金属材料的铸造成型过程及铸造性能 73

三、铸造成型方法和基本特点 75

第二节 铸造组织的控制 80

一、铸锭三晶区的形成 80

二、铸锭组织的控制 81

三、铸锭缺陷 82

四、铸造应力 84

第三节 金属的塑性成型方法和基本特点 85

第四节 材料的热塑性成型 92

一、材料的热加工与冷加工 92

二、热加工后的组织与性能 93

参考文献 94

名词索引 95

习题 95

第四章 二元相图 97

第一节 相图基本原理 97

一、相图的基本概念 97

二、相图的测定方法 98

三、相律 100

四、杠杆定律 100

第二节 匀晶相图 101

一、相图分析 102

二、平衡结晶过程分析 102

三、不平衡结晶过程分析 103

第三节 共晶相图 104

一、相图分析 104

二、典型合金的平衡结晶过程 105

三、不平衡结晶及其组织 109

第四节 包晶相图 109

一、相图分析 110

二、典型合金的平衡结晶过程 110

第五节 形成稳定化合物的相图 111

第六节 实际相图分析 112

一、铁碳合金的组元及基本相 112

二、Fe-Fe3C相图分析 114

三、典型成分的铁碳合金的平衡组织 116

四、含碳量对铁碳合金平衡组织与性能的影响 120

参考文献 122

名词索引 122

习题 123

第二篇 金属材料 125

第五章 钢铁材料与热处理 125

第一节 铁碳合金 126

一、碳钢 126

二、铸铁 132

第二节 钢的热处理原理 141

一、钢在加热时的组织转变 142

二、钢在冷却时的组织转变 145

第三节 钢的普通热处理 157

一、钢的退火 157

二、钢的正火 158

三、钢的淬火 159

四、钢的回火 162

五、其他热处理工艺简介 166

第四节 表面热处理和材料表面工程 168

一、表面淬火 168

二、化学热处理 170

三、材料现代表面工程技术简介 173

第五节 铸铁的热处理 176

参考文献 177

名词索引 178

习题 179

第六章 合金钢 181

第一节 钢中合金元素的作用 181

一、合金元素对铁碳相图的影响 181

二、合金元素对热处理过程的影响 182

三、合金元素对钢的力学性能的影响 184

第二节 合金钢的分类与编号 186

一、合金钢的分类 186

二、合金钢的编号 186

第三节 工程结构钢 187

一、低合金高强度结构钢 187

二、超级钢 189

三、高锰钢 190

第四节 机械结构钢 191

一、调质钢 191

二、渗碳钢 194

三、弹簧钢 194

第五节 轴承钢 197

第六节 合金工具钢 199

一、刃具钢 199

二、模具钢 204

第七节 不锈钢 211

一、马氏体型不锈钢 216

二、奥氏体型不锈钢 216

三、铁素体型不锈钢 217

第八节 耐热钢及高温合金 217

一、抗氧化钢 217

二、热强钢 218

三、高温合金 221

参考文献 222

名词索引 223

习题 223

第七章 有色金属及合金 225

第一节 铝及其合金 225

一、铝 225

二、铝合金的合金化原理及分类 227

三、常用铝合金及其组织和性能 229

第二节 铜及其合金 243

一、铜 243

二、铜合金的合金化原理及分类、制备工艺 244

三、常用的铜合金及其组织和性能 245

四、新型铜合金及其性能 255

第三节 镁及镁合金 259

一、镁 259

二、镁合金的合金化原理、分类及制备技术 260

三、常用镁合金及其组织和性能 262

第四节 钛及其合金 269

一、钛 269

二、钛合金的合金化原理、分类及制备技术 270

三、常用钛合金及其组织与性能 273

四、医用超弹性β钛合金 277

第五节 轴承合金 278

一、轴承合金的分类及制备技术 278

二、常用轴承合金及组织和性能 279

参考文献 284

名词索引 285

习题 286

第三篇 无机非金属材料 287

第八章 陶瓷材料 287

第一节 陶瓷材料的分类 288

一、按化学组成分类 288

二、按性能和用途分类 288

第二节 陶瓷材料的显微结构 288

一、晶相 289

二、玻璃相 289

三、气相 290

第三节 陶瓷材料的性能 290

一、力学性能 290

二、化学性能 291

三、热性能 291

第四节 陶瓷材料制造工艺 292

一、坯料制备 292

二、成型 292

三、烧结 292

第五节 工程用陶瓷材料 293

一、氧化铝陶瓷 293

二、氧化锆陶瓷 298

三、氮化硅陶瓷 302

四、碳化硅陶瓷 305

五、碳化硼陶瓷 309

第六节 金属陶瓷 312

一、金属陶瓷的特性 312

二、金属陶瓷的设计和制备 312

三、金属陶瓷材料及应用 314

参考文献 319

名词索引 320

习题 321

第九章 功能玻璃 322

第一节 功能玻璃概述 322

一、玻璃的发展历程 322

二、功能玻璃的分类 322

三、功能玻璃的组成与结构 323

第二节 光功能玻璃 325

一、玻璃的光学现象 325

二、光学纤维 326

三、激光玻璃 327

四、非线性光学玻璃 329

五、调光玻璃 330

第三节 热功能玻璃 332

一、低熔点玻璃 332

二、热膨胀玻璃 333

三、隔热玻璃 334

第四节 电、磁功能玻璃 335

一、玻璃的电学和磁学性能 335

二、电致变色玻璃 336

三、快离子导体玻璃 337

四、电磁屏蔽玻璃 338

第五节 机械功能玻璃 338

一、玻璃的力学性能 338

二、高弹性模量玻璃 339

三、退火玻璃和钢化玻璃 340

四、可机械加工微晶玻璃 341

第六节 其他功能玻璃 341

一、生物功能玻璃 341

二、化学功能玻璃 342

参考文献 343

名词索引 344

习题 344

第四篇 高分子材料 345

第十章 高分子材料 345

第一节 高分子材料的基础知识 346

一、高分子材料的基本概念 346

二、高聚物的结构与组成 347

三、高聚物的聚集态结构 350

四、高聚物的力学状态 352

五、高分子材料的化学反应 354

第二节 塑料 356

一、塑料的组成 356

二、塑料的分类 356

三、工程塑料的性能特点 357

四、工程塑料的主要品种 357

五、塑料增强复合材料 365

六、塑料的成型加工 366

第三节 橡胶 368

一、橡胶的组成 368

二、常用橡胶品种 369

三、橡胶制品的成型加工 373

第四节 胶粘剂 374

一、胶粘剂的组成与分类 375

二、常用胶粘剂品种 376

三、粘接工艺 379

第五节 涂料 380

一、涂料的组成和分类 380

二、常用涂料品种 381

三、涂料施工方法 383

参考文献 383

名词索引 384

习题 385