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第一章 工程材料的类型及其原子间的键合 1

1-1 工程材料及其分类 1

一、工程材料的发展及范围 1

二、工程材料的分类 1

1-2 原子键合 3

一、金属键 3

二、共价键 3

三、离子键 4

四、范德瓦尔键(分子键) 5

1-3 不同类型键结合的特性 5

一、键结合的多重性 5

二、不同键结合的特性 5

第二章 工程材料的原子排列 7

2-1 长程有序及晶体概念 7

一、原子排列的长程有序 7

二、晶体概念 7

三、同素异构 12

四、金属、陶瓷、聚合物晶体举例 12

2-2 晶体缺陷 13

一、单晶体与多晶体 13

二、点缺陷 14

三、线缺陷 14

四、面缺陷 15

第三章 工程材料的力学性能 18

3-1 拉伸试验 18

一、拉伸试验曲线 18

二、弹性 19

三、强度 20

四、塑性 21

3-2 硬度试验 22

一、概述 22

二、布氏硬度 22

三、洛氏硬度 23

四、其他硬度 23

3-3 冲击试验 24

一、冲击试验方法 24

二、冲击韧性 25

3-4 疲劳试验 26

一、疲劳现象 26

二、疲劳强度指标 27

3-5 蠕变试验 27

一、蠕变曲线 27

二、高温下蠕变性能指标 28

第四章 塑性应变和温度对结构与性能的影响 30

4-1 塑性应变对结构与性能的影响 30

一、概述 30

二、单晶体的塑性应变 30

三、多晶体的塑性应变 34

四、塑性应变对组织与性能的影响 35

4-2 温度对变形金属结构与性能的影响 37

一、回复 37

二、再结晶 38

三、晶粒长大 38

4-3 超塑性成形 40

一、超塑性 40

二、超塑性条件 40

三、超塑性的原因 40

4-4 金属的热加工 40

一、热加工与冷加工的区分 40

二、热加工对材料性能的影响 41

第五章 凝固与细晶强化 43

5-1 概述 43

5-2 纯金属的结晶 43

一、冷却曲线 43

二、晶核形成与长大 44

三、铸件的组织 45

四、细晶强化与铸件组织的控制 46

5-3 聚合物、陶瓷的凝固与结晶 47

第六章 二元相图固溶与时效强化 49

6-1 概述 49

6-2 合金中的基本相及其特征 49

一、固溶体 49

二、金属化合物(中间相) 50

三、非晶相(玻璃相) 52

6-3 匀晶相图及固溶强化 52

一、二元相图的建立 52

二、匀晶相图及平衡结晶过程 53

三、杠杆定律及应用 54

四、非平衡结晶过程 54

五、匀晶相图与性能关系——固溶强化 54

6-4 共晶相图与时效强化 56

一、相图分析 56

二、典型合金平衡结晶过程 56

三、共晶相图与性能的关系——时效强化 58

6-5 其他二元相图 60

一、具有稳定化合物的二元相图 60

二、陶瓷二元相图 60

第七章 铁碳合金及热处理 62

7-1 碳钢 62

一、Fe-Fe3C相图及基本相 62

二、Fe-Fe3C相图分析 64

三、典型合金的平衡结晶及组织 65

四、碳与杂质对钢性能的影响 67

五、碳钢的分类、编号及应用 68

7-2 铸铁 69

一、白口铸铁 69

二、灰口铸铁 70

三、球墨铸铁 71

四、可锻铸铁 72

7-3 钢的热处理 73

一、概述 73

二、钢加热时的组织转变 73

三、奥氏体的非平衡冷却转变 75

四、热处理工艺 81

五、表面淬火 90

六、化学热处理 90

第八章 铁基合金 98

8-1 合金钢 98

一、合金元素的类型及存在形式 98

二、合金元素的主要作用 98

三、合金钢的分类与编号 101

四、渗碳钢 102

五、调质钢 103

六、超高强度钢 105

七、弹簧钢 106

八、合金工具钢 108

8-2 不锈钢 112

一、金属腐蚀及抗蚀途径 112

二、马氏体不锈钢 113

三、奥氏体不锈钢 114

8-3 铁基高温合金 116

一、高温合金的性能 116

二、高温合金的分类与编号 117

三、变形铁基高温合金 117

四、铸造铁基高温合金 119

第九章 有色金属及其合金 121

9-1 概述 121

9-2 镍基高温合金 121

一、变形镍基高温合金 122

二、铸造镍基高温合金 124

9-3 铝合金 125

一、铝的合金化及铝合金分类 125

二、铝合金热处理特点 127

三、变形铝合金 129

四、铸造铝合金 131

9-4 镁合金 133

一、镁的合金化及镁合金分类 133

二、变形镁合金 134

三、铸造镁合金 135

9-5 钛及钛合金 135

一、工业纯钛及钛的合金化 135

二、钛及其合金的主要特性 137

三、钛合金的热处理 138

四、常用钛合金 139

9-6 铜及铜合金 140

一、纯铜 140

二、黄铜 140

三、青铜 141

第十章 陶瓷材料 145

10-1 陶瓷材料概述 145

一、陶瓷材料的发展 145

二、陶瓷材料的分类 145

10-2 陶瓷的结构与组织 145

一、陶瓷材料的键结类型 146

二、陶瓷材料的组织 146

10-3 陶瓷制品的工艺过程 148

一、普通陶瓷 148

二、特种陶瓷 149

10-4 陶瓷材料的性能 150

一、力学性能 150

二、其他性能 151

10-5 工程结构陶瓷材料的应用 152

一、高温高强度陶瓷材料 152

二、工模具陶瓷材料 153

三、其他陶瓷材料 156

第十一章 工程聚合物 158

11-1 聚合物及其基本概念 158

一、聚合物及其类型 158

二、聚合物结合键及加聚、缩聚反应 158

三、单体与链节 160

四、聚合度、官能度和分子量 160

11-2 线型聚合物 160

一、分子链的形状和空间构形 160

二、聚合物的聚集状态 162

三、共聚物 164

11-3 网型聚合物 165

11-4 聚合物的力学性能 166

一、拉伸性能 166

二、硬度和冲击强度 168

三、聚合物的疲劳强度 168

四、影响聚合物力学性能的因素 169

11-5 聚合物的成形工艺 170

11-6 聚合物的选用 171

一、选用原则 171

二、工程塑料简介 172

三、工程塑料的应用 173

第十二章 复合材料 174

12-1 复合材料及其类型 174

一、复合材料的含义 174

二、复合材料的分类 174

12-2 材料的复合原理 175

一、基体的作用 175

二、增强纤维的作用 175

三、基体和增强材料之间的结合力 176

12-3 复合材料的性能 176

一、比强度和比模量 176

二、疲劳与破断安全性能 177

三、高温性能 178

四、减振特性 178

12-4 树脂基复合材料的基体类型 178

一、热固性树脂 178

二、热塑性树脂 178

12-5 玻璃纤维及其增强的复合材料 179

一、玻璃纤维 179

二、玻璃纤维树脂复合材料 180

12-6 碳纤维及其增强的树脂基复合材料 182

一、碳纤维 182

二、碳纤维复合材料 183

12-7 硼纤维及其增强的树脂基复合材料 184

一、硼纤维 184

二、硼纤维环氧树脂复合材料 184

12-8 聚芳酰胺(Aramid)纤维及其增强的复合材料 185

12-9 晶须及其增强的树脂基复合材料 185

一、晶须 185

二、晶须树脂基复合材料 186

12-10 金属基复合材料 186

一、硼纤维增强的金属基复合材料 187

二、石墨纤维增强的金属基复合材料 188

三、氧化铝晶须增强镍复合材料 188

第十三章 失效分析及选材原则 190

13-1 机械零件失效及分析 190

一、概述 190

二、机械零件失效分析 190

13-2 常见失效形式的鉴别 193

一、过量变形失效 193

二、断裂失效 193

三、表面损伤失效 197

13-3 选材一般原则 199

一、材料的失效抗力 199

二、材料的工艺性 200

三、注意经济性 201

13-4 典型零件选材分析 201

一、飞机起落架 201

二、发动机涡轮轴 202

三、机床齿轮 204

四、航空零部件复合材料的应用 205

附录：黑色金属硬度与强度换算表 207