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第一章 工程材料及其性能 1

1-1 材料的性能与设计 1

1-2 工程材料类别 5

一、金属与合金 5

二、高分子材料 6

三、陶瓷材料 7

四、复合材料 7

1-3 材料的价格及可得性 8

第二章 工程材料的内部结构 10

2-1 原子之间的结合键 10

一、一次键 10

二、二次键 11

2-2 固体中的原子排列 12

一、晶体的原子排列 12

二、聚合物中的原子排列 15

三、非晶态玻璃的原子排列与玻璃化转变 15

四、固态材料的密度 16

2-3 晶体材料的显微组织 18

一、纯金属的组织 18

二、合金的组织 19

三、合金状态图与组织 20

四、加工工艺与组织 21

第三章 常用工程材料简介 24

3-1 钢铁材料 24

一、铁—碳状态图和慢冷时的组织与性能 24

二、钢的热处理 26

三、合金钢 31

四、铸铁 34

3-2 非铁金属材料 35

一、铝及铝合金 35

二、铜及铜合金 37

三、钛合金及镁合金 37

3-3 非金属材料 38

一、工程陶瓷 38

二、高分子材料 40

三、复合材料 43

第四章 弹性模量与刚度 45

4-1 材料的弹性模量 45

一、应力与应变 45

二、弹性模量的指标 47

三、弹性模量的测定方法 47

四、弹性模量的数据 48

4-2 弹性模量的物理本质 50

一、晶体材料的弹性模量 50

二、聚合物的弹性模量 52

三、复合材料的弹性模量 52

4-3 实例分析 53

一、望远镜的反射镜材料选择 54

二、梁的材料选择 56

第五章 强度与塑性 58

5-1 工程材料的应力—应变行为 58

一、弹性行为 58

二、望性行为 59

三、强度与塑性指标 60

四、硬度试验 61

五、工程材料的强度与塑性数据 61

5-2 晶体中的位错与屈服 63

一、理想晶体的强度 63

二、晶体中的位错与滑移 64

三、位错密度和强度 67

四、位错阻力与屈服强度 67

5-3 提高工程材料强度的途径 68

一、提高金属材料强度的途径 68

二、提高陶瓷、高分子材料强度的途径 70

5-4 实例分析 71

一、弹簧材料的弹性设计 71

二、压力容器材料的选择 73

第六章 断裂韧性 75

6-1 韧断与脆断的基本概念 75

6-2 快速断裂的能量判据 77

6-3 快速断裂时的裂纹扩展机理 79

一、塑性撕裂 79

二、解理 80

三、复合材料的断裂 81

6-4 快速断裂的实例分析 81

一、模具失效 81

二、压力容器的安全设计 83

6-5 根据断裂韧性选材 84

第七章 疲劳 86

7-1 疲劳失效行为 86

一、无裂纹构件的疲劳行为 87

二、带裂纹构件的疲劳行为 88

7-2 疲劳的内部过程（机理） 89

一、疲劳裂纹的形成 89

二、疲劳裂纹的发展 89

7-3 提高材料疲劳性能的途径 90

一、材料的静强度与疲劳性能 90

二、材料的冶金质量 90

三、构件的应力集中 91

四、表面处理及残余内应力状态 91

7-4 实例分析 92

一、喷油泵凸轮轴驱动端的断裂与防止 92

二、蒸汽机安全寿命估算 93

第八章 蠕变与断裂 95

8-1 工程材料的蠕变 95

一、蠕变现象 95

二、蠕变试验和蠕变曲线 96

三、蠕变后果 97

四、蠕变损伤与断裂 98

8-2 蠕变与扩散 98

8-3 蠕变机制 99

8-4 蠕变设计的实例分析 100

一、对燃气轮机叶片的性能要求 101

二、镍基超合金 101

8-5 根据蠕变抗力选材 102

第九章 氧化与腐蚀 104

9-1 材料的高温氧化（干腐蚀） 104

一、氧化物的形成能（氧化能） 104

二、氧化速率 104

三、微观机理 106

9-2 材料的电化学腐蚀（湿腐蚀） 107

一、电化学腐蚀反应过程 108

二、电化学腐蚀的驱动力 109

三、电化学腐蚀速率 110

四、金属的局部腐蚀 110

五、介质与应力联合作用下的腐蚀 111

9-3 改善材料腐蚀抗力的措施 112

一、改善介质的腐蚀条件 112

二、电化学保护 112

三、耐蚀合金 113

四、表面涂层 113

五、合理选材 115

9-4 实例分析 115

一、燃气轮机叶片的抗氧化性能与保护 115

二、水线腐蚀现象 117

三、紧固件材料的选用 117

第十章 摩擦和磨损 119

10-1 摩擦与磨损的基本概念 119

一、摩擦 119

二、润滑 120

10-2 材料的磨损 121

一、粘着磨损 121

二、磨料磨损 122

10-3 摩擦与磨损的实例分析 123

一、滑动轴承的设计与选材 123

二、高摩擦力的橡胶轮胎 124

10-4 提高磨损抗力的途径 125

一、选用耐磨材料 125

二、热处理 125

三、表面处理 126

第十一章 工程材料的选用 128

11-1 各种工程材料的力学性能比较 128

一、陶瓷的力学性能 128

二、高分子材料的力学性能 130

三、复合材料的力学性能 131

四、各类材料性能的比较表 133

11-2 工程材料的选用 134

一、安全可靠性 134

二、经济性 135

三、制造方法 135

11-3 汽车中的选材问题 136

一、汽车的能耗 136

二、汽车材料的选用 137

11-4 对现阶段各种工程材料的评价 140