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第1章　材料的性能 1

1.1 材料的静态力学性能 1

1.1.1　静态力学性能基本定义 1

1.1.2　拉伸试验 2

1.1.3　拉伸曲线 3

1.1.4　静态力学性能指标 4

1.2　材料的动态力学性能 9

1.2.1 冲击韧性 10

1.2.2　疲劳 11

1.3　材料的高温力学性能 11

1.4　材料的物理性能 12

1.4.1 密度 12

1.4.2　电学性能 13

1.4.3　热学性能 14

1.4.4　磁学性能 15

1.4.5　光学性能 16

1.5　材料的化学性能 17

1.5.1 耐腐蚀性 17

1.5.2　抗氧化性 18

1.6　材料的工艺性能 18

1.6.1　铸造性能 18

1.6.2　锻造性能 18

1.6.3　焊接性能 18

1.6.4　切削加工性能 19

1.6.5　热处理性能 19

习题 19

参考文献 20

第2章　金属材料的结构及结晶 21

2.1 金属的晶体结构 21

2.1.1 晶体结构的基本概念 21

2.1.2　常见的晶格类型 22

2.1.3 晶体中的晶向指数和晶面指数 26

2.1.4　晶体中的间隙 29

2.1.5 单晶体的各向异性和多晶体的各向同性 31

2.1.6　多晶型性 31

2.2　合金相结构 32

2.2.1 固溶体 32

2.2.2　金属间化合物 35

2.3　金属的晶体缺陷 37

2.3.1 点缺陷 37

2.3.2　线缺陷 39

2.3.3　面缺陷 41

2.4　纯金属的结晶 44

2.4.1　金属结晶的宏观现象 44

2.4.2　金属结晶的热力学条件 45

2.4.3　金属结晶的基本过程 46

2.4.4　晶粒大小的控制 48

2.5 二元合金相图和合金的结晶 49

2.5.1　二元合金相图的建立 50

2.5.2　匀晶相图及其合金的结晶 52

2.5.3　共晶相图及其合金的结晶 54

2.5.4　包晶相图及其合金的结晶 58

2.6　铁碳合金相图 61

2.6.1　铁碳合金的组元及基本相 61

2.6.2　Fe-Fe3C相图 63

2.6.3　铁碳合金的平衡结晶过程及组织 66

2.6.4　碳含量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 73

习题 76

参考文献 77

第3章 金属材料的组织性能控制 78

3.1　金属的塑性变形 78

3.1.1 金属塑性变形的本质 78

3.1.2　塑性变形对金属材料组织性能的影响 86

3.2　钢的热处理 97

3.2.1　钢的热处理原理 98

3.2.2　钢的普通热处理工艺 110

3.2.3　钢的表面热处理工艺 115

3.2.4　材料的表面处理技术简介 118

习题 119

参考文献 120

第4章　工业用钢 121

4.1　概述 121

4.1.1 钢的分类 121

4.1.2　钢的牌号 123

4.2　结构钢 128

4.2.1 工程结构钢 128

4.2.2　机械制造结构钢 132

4.3　工具钢 141

4.3.1 刃具钢 142

4.3.2　模具钢 149

4.3.3　量具钢 154

4.4　特殊性能钢 155

4.4.1　不锈钢 155

4.4.2　耐热钢 159

4.4.3 耐磨钢 163

习题 164

参考文献 164

第5章　铸铁 166

5.1　铸铁的分类 166

5.2　普通灰铸铁 167

5.2.1　灰铸铁的化学成分 167

5.2.2　灰铸铁的组织特点 168

5.2.3　灰铸铁的牌号、性能及应用 169

5.2.4　灰铸铁的热处理 171

5.3　球墨铸铁 172

5.3.1　球墨铸铁的化学成分 172

5.3.2　球墨铸铁的组织特点 173

5.3.3　球墨铸铁的牌号、性能及应用 173

5.3.4　球墨铸铁的热处理 175

5.4　蠕墨铸铁 178

5.4.1　蠕墨铸铁的化学成分 178

5.4.2　蠕墨铸铁的组织特点 178

5.4.3　蠕墨铸铁的牌号、性能及应用 179

5.4.4　蠕墨铸铁的热处理 181

5.5　可锻铸铁 181

5.5.1 可锻铸铁的化学成分 182

5.5.2 可锻铸铁的组织特点 182

5.5.3　可锻铸铁的牌号、性能及应用 183

5.5.4 可锻铸铁的热处理 184

5.6　特殊性能铸铁 186

5.6.1　耐热铸铁 186

5.6.2 耐磨铸铁 186

5.6.3 耐蚀铸铁 187

习题 187

参考文献 188

第6章　有色金属及其合金 190

6.1　概述 190

6.2　铝及铝合金 191

6.2.1 工业纯铝 191

6.2.2　铝合金 192

6.3　铜及铜合金 199

6.3.1 工业纯铜 199

6.3.2　铜合金 200

6.4　钛及钛合金 207

6.4.1　工业纯钛 207

6.4.2　钛合金 207

6.5　镁及镁合金 210

6.5.1　工业纯镁 210

6.5.2　镁合金 211

习题 213

参考文献 214

第7章　高分子材料 215

7.1 概述 215

7.1.1　高分子材料的基本定义 215

7.1.2　高分子材料的合成 216

7.1.3　高分子材料的命名 216

7.1.4　高分子材料的分类 217

7.2　高分子材料的结构 218

7.2.1　高分子的链结构 218

7.2.2　高分子的聚集态结构 223

7.3 高分子材料的性能 224

7.3.1 力学性能 224

7.3.2　物理性能 225

7.3.3　化学性能 226

7.4　常用高分子材料 226

7.4.1　塑料 226

7.4.2　橡胶 230

7.4.3　纤维 233

习题 235

参考文献 236

第8章　陶瓷材料 238

8.1 概述 238

8.1.1　陶瓷材料的定义 238

8.1.2　陶瓷材料的分类 239

8.2　陶瓷的典型结构 239

8.2.1　离子晶体、共价晶体和非晶体 239

8.2.2　典型晶体结构 241

8.3 陶瓷材料的性能 244

8.3.1　陶瓷材料的力学性能 244

8.3.2　陶瓷材料的物理性能 245

8.3.3　陶瓷材料的化学性能 245

8.3.4　陶瓷材料的加工性能 245

8.4　常用工程结构陶瓷材料 246

8.4.1　氧化铝陶瓷 246

8.4.2　氧化锆陶瓷 246

8.4.3　碳化硅陶瓷 246

8.4.4　氮化硅陶瓷 246

8.4.5　金刚石与石墨 247

8.5　陶瓷材料的应用实例 248

8.5.1 陶瓷刀具 248

8.5.2　陶瓷轴承 248

8.5.3　陶瓷保护套管 249

习题 249

参考文献 250

第9章　复合材料 252

9.1　概述 252

9.1.1　复合材料的定义 252

9.1.2　复合材料的基体 253

9.1.3　复合材料的增强体 253

9.1.4　纤维增强复合材料的混合定律 258

9.1.5　复合材料的分类 259

9.1.6　复合材料的命名 260

9.2　金属基复合材料 260

9.2.1　金属基复合材料的定义 260

9.2.2　金属基复合材料的性能 260

9.2.3　金属基复合材料的应用 265

9.3　陶瓷基复合材料 266

9.3.1 陶瓷基复合材料的定义 266

9.3.2　陶瓷基复合材料的性能 266

9.3.3　陶瓷基复合材料的应用 270

9.4 聚合物基复合材料 271

9.4.1 聚合物基复合材料的定义 271

9.4.2　聚合物基复合材料的性能 272

9.4.3　聚合物基复合材料的应用 272

习题 273

参考文献 274

第10章　功能材料 277

10.1 概述 277

10.1.1　功能材料的定义 277

10.1.2　功能材料的分类 277

10.2　形状记忆合金 278

10.2.1　形状记忆合金概述 278

10.2.2　典型形状记忆合金 281

10.2.3　形状记忆合金的应用 283

10.3　压电材料 286

10.3.1　压电材料概述 286

10.3.2　典型压电材料 287

10.3.3　压电材料的应用 288

10.4　磁致伸缩材料 289

10.4.1　磁致伸缩材料概述 289

10.4.2　典型磁致伸缩材料 292

10.4.3　磁致伸缩材料的应用 294

习题 296

参考文献 297

第11章　生物医用材料 298

11.1　概述 298

11.1.1　生物医用材料的定义 298

11.1.2　生物医用材料的生物性能 298

11.1.3　生物医用材料的分类 299

11.2　生物医用金属材料 300

11.2.1　生物医用不锈钢 300

11.2.2　生物医用钴基合金 302

11.2.3　生物医用钛及钛合金 304

11.2.4　生物医用镍钛形状记忆合金 306

11.3　典型生物医用陶瓷材料 310

11.3.1　羟基磷灰石 311

11.3.2　磷酸三钙陶瓷 313

11.4　典型生物医用高分子材料 313

11.4.1 胶原蛋白 313

11.4.2　聚羟基乙酸（PGA） 315

11.4.3　聚乳酸（PLA） 315

11.4.4　聚己内酯（PCL） 316

11.5 生物医用材料典型应用实例 316

11.5.1　生物医用支架应用实例 316

11.5.2　骨折固定连接器件应用实例 321

11.5.3　人工关节应用实例 323

11.5.4　镍钛合金导丝应用实例 325

11.5.5　人工骨实例 325

11.5.6　人造血管实例 326

11.5.7　人工心脏瓣膜实例 327

11.5.8　全人工心脏实例 327

11.5.9　镍钛形状记忆合金牙齿矫形装置的应用实例 328

习题 330

参考文献 330

第12章　纳米材料 333

12.1　概述 333

12.2　纳米材料的定义和分类 333

12.3 纳米材料的特性 335

12.4　纳米陶瓷材料 336

12.5　纳米金属材料 337

12.6　碳纳米管 338

12.7　纳米材料的应用 339

习题 340

参考文献 341

第13章　材料的失效与防护 343

13.1 材料的失效与强韧化 343

13.1.1　常见的失效类型 343

13.1.2　材料的强化与韧化 348

13.2　材料的腐蚀与防护 351

13.2.1 电化学腐蚀的基本原理 352

13.2.2　材料耐腐蚀性能的评价方法 354

13.2.3 工程材料的腐蚀防护技术 362

习题 367

参考文献 368

第14章　材料分析方法简介 370

14.1 概述 370

14.2　光学显微分析 370

14.2.1 光学显微镜的发展历程 370

14.2.2　光学显微分析的方法和原理 371

14.2.3　光学显微分析试样的制备 374

14.2.4 光学显微分析在材料科学中的应用 378

14.3　电子显微分析 380

14.3.1　电子显微镜的构造和原理 380

14.3.2　电子显微分析样品的制备 381

14.3.3　透射电镜的应用 383

14.3.4　扫描电镜的应用 385

14.4　差示扫描量热分析 387

14.4.1 差示扫描量热分析的基本原理 387

14.4.2　差示扫描量热仪的应用 388

14.5　X射线衍射分析 390

14.5.1 X射线衍射分析的原理和方法 391

14.5.2　X射线衍射分析的应用 392

习题 395

参考文献 396

附录　各章专业英语词汇 398