材料概论PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1 材料的定义、判据及分类 1

1.1.1　材料的定义 1

1.1.2　材料的判据 1

1.1.3　材料的分类 3

1.2　材料科学的形成及材料的发展对人类进步的贡献 3

1.2.1　材料科学的形成 3

1.2.2　材料的发展对人类进步的贡献 4

1.3　材料科学与工程研究工作的重点 6

参考文献 7

第2章　金属材料 9

2.1　金属的晶体结构 9

2.1.1 晶体与非晶体 9

2.1.2　晶体结构与空间点阵 9

2.1.3　金属中常见的三种晶体结构 10

2.1.4　晶向指数和晶面指数 12

2.2.1 点缺陷 13

2.2 实际金属中的晶体缺陷 13

2.2.2　线缺陷 14

2.2.3　面缺陷 15

2.2.4　体缺陷 16

2.3　金属材料的性能 16

2.3.1　金属的塑性变形 16

2.3.2 塑性变形对金属组织与性能的影响 18

2.3.3　回复与再结晶 20

2.4　铁碳合金 23

2.4.1　铁碳合金的组元及基本相 23

2.4.2　铁碳合金相图 25

2.4.3　铁碳合金的平衡结晶过程及组织 27

2.4.4　碳的质量分数对铁碳合金平衡组织和性能的影响 31

2.5 钢材的冶金过程和冶金质量 33

2.5.1　钢材的冶金过程 33

2.5.2　钢材的冶金质量 41

2.6　钢的热处理 45

2.6.1　钢的加热转变 46

2.6.2　钢的冷却转变 48

2.6.3　钢的退火和正火 53

2.6.4　钢的淬火和回火 54

2.7 工业用钢 55

2.7.1　钢的分类及编号 55

2.7.2　合金元素在钢中的作用 57

2.7.3　合金结构钢 59

2.7.4　合金工具钢 62

2.7.5　特殊性能钢及合金 63

2.8　非铁金属与合金 66

2.8.1　铝及铝合金 66

2.8.2　铜及铜合金 70

2.8.3　钛及钛合金 72

2.8.4　轴承合金 73

参考文献 75

3.1.1 概述 76

第3章 无机非金属材料 76

3.1 陶瓷 76

3.1.2　陶瓷制备技术 79

3.1.3　陶瓷材料的键性和结构 85

3.1.4　陶瓷的基本性质 86

3.1.5　普通陶瓷 89

3.1.6　特种陶瓷 91

3.2　玻璃与非晶态材料 95

3.2.1　玻璃、无定形材料与非晶态材料 95

3.2.2　玻璃的分类 95

3.2.3　制备玻璃的常用方法 97

3.2.4　硅酸盐玻璃的结构 99

3.2.5　玻璃的性质 101

3.2.6　新型玻璃材料 105

3.3　水泥及胶凝材料 107

3.3.1　气硬性无机胶凝材料 107

3.3.2　水泥 111

3.4.1 概述 116

3.4.2　混凝土的分类 116

3.4 混凝土 116

3.4.3　普通水泥混凝土的制作原理 117

3.4.4　普通混凝土的性能 119

3.4.5　特种混凝土 122

3.5　耐火材料 124

3.5.1　概述 124

3.5.3　耐火材料的制作原理 125

3.5.2　耐火材料的分类 125

3.5.4　耐火材料的性质 126

3.5.5　耐火材料的种类 128

3.5.6　新型耐火材料 131

参考文献 132

第4章　高分子材料 134

4.1 概述 134

4.2.1　高分子与高分子材料 135

4.2 高分子材料的结构与性能 135

4.2.2　聚合物结构 139

4.2.3 聚合物的分子运动及物理状态 144

4.2.4　高分子材料的力学性能 146

4.2.5　高分子材料的物理性能 150

4.3 高分子材料各论 155

4.3.1　塑料 155

4.3.2　橡胶 159

4.3.3　纤维 162

4.3.4　胶粘剂 166

4.3.5　涂料 168

4.3.6　功能高分子材料 169

参考文献 170

第5章　复合材料 171

5.1 概述 171

5.1.1　复合材料的定义、分类及性能 171

5.1.2　复合材料的发展与应用 174

5.2　复合材料基体与增强体 175

5.2.1　基体材料 175

5.2.2　增强体 178

5.3　金属基复合材料 187

5.3.1　基体及增强体材料 188

5.3.2　金属基复合材料的制造方法 189

5.3.3　纤维增强金属基复合材料 190

5.3.4　颗粒增强金属基复合材料 191

5.3.5 晶须增强金属基复合材料 193

5.3.6 片层叠合金属基复合材料 194

5.4　陶瓷基复合材料 194

5.4.1　陶瓷基复合材料类型 194

5.4.2　陶瓷基复合材料特性 195

5.4.3 陶瓷基复合材料制备工艺 195

5.4.4 颗粒增强陶瓷基复合材料 197

5.4.5 晶须增强陶瓷基复合材料 197

5.4.6　纤维增强陶瓷基复合材料 199

5.4.7　陶瓷基层状复合材料 204

5.5　聚合物基复合材料 205

5.5.1　热固性树脂基复合材料 205

5.5.2　热塑性树脂基复合材料 207

参考文献 211

第6章　能源材料 212

6.1 世界能源状况与面临的挑战 212

6.1.1 能源需求 212

6.1.2　矿物能源消费 213

6.1.3　能源结构的变化 213

6.1.4　矿物能源面临枯竭的前景 213

6.1.5　矿物燃料燃烧造成的环境污染 214

6.2　新能源与新能源材料 214

6.2.1 新能源 214

6.2.2　新能源材料 216

6.3.1　能量类型、来源、转换和储存 220

6.3　能源转换与储能材料 220

6.3.2　太阳电池材料 221

6.3.3　热电转换材料 224

6.3.4　储氢材料 225

参考文献 229

第7章　信息材料 231

7.1 信息技术及相关材料概述 231

7.1.1 信息材料是信息技术发展的基础与先导 231

7.1.2　信息材料的分类 232

7.1.3　信息材料的应用领域 232

7.1.4　信息技术及信息材料的发展趋势 233

7.2　微电子芯片技术材料 233

7.2.1　半导体材料 233

7.2.2　超晶格半导体材料 235

7.2.4　钝化层材料 236

7.2.5　封装材料 236

7.2.3　集成电路互连材料 236

7.3　半导体激光器材料 237

7.3.1 半导体激光器 237

7.3.2　半导体激光器材料 238

7.4　信息处理材料 239

7.4.1　微电子信息处理材料 239

7.4.2　光电子信息处理材料 240

7.4.3　集成光路材料 241

7.4.4　光电子集成回路材料 242

7.5　信息存储材料 243

7.5.1　半导体存储器材料 243

7.5.2　磁存储材料 243

7.5.3　无机光盘存储材料 244

7.5.4　有机光盘存储材料 246

7.5.5　铁电存储材料 246

7.6　信息显示材料 247

7.6.1　液晶显示材料 247

7.6.2　等离子体显示材料 248

7.6.3　阴极射线管显示材料 249

7.6.4　场发射显示材料 249

7.6.5　真空荧光显示材料 249

7.6.6　无机电致发光显示材料 249

7.6.7　有机电致发光显示材料 250

7.7　信息传输材料 252

7.7.1　光纤通信材料 252

7.7.2　微波通信材料 255

7.7.3　GSM数字蜂窝移动通信材料 256

7.8　信息传感材料 257

7.8.1　力敏传感材料 257

7.8.2　光敏传感材料 258

7.8.3　磁敏传感材料 259

7.8.4　压敏材料 259

7.8.5　热（温）敏传感材料 259

7.8.8　光纤传感材料 260

7.8.7　湿敏材料 260

7.8.6　气敏材料 260

参考文献 261

第8章　航空航天材料 262

8.1　航空航天材料的种类及要求 262

8.1.1　航空航天材料的种类 262

8.1.2　航空航天材料的要求 263

8.1.3　航空航天材料的发展方向 265

8.2　隐身材料 267

8.2.1　雷达吸波材料 268

8.2.2　结构型雷达吸波材料和吸波-承载复合材料结构 275

8.2.3　耐高温吸波材料 275

8.2.4　红外隐身材料 276

8.2.5　多频谱兼容隐身材料 277

8.2.6　智能型隐身材料 277

8.2.7　导电高聚物材料 278

8.3　烧蚀防热材料 278

8.3.1 树脂基防热烧蚀复合材料 279

8.3.2 弹性体基防热烧蚀复合材料 280

8.3.3 几种典型的烧蚀防热材料 281

8.3.4　防热烧蚀材料的应用概况 284

8.4 高比强度合金与高温合金 284

8.4.1　高强高韧铝合金 285

8.4.2　高温高强钛合金 286

8.4.3　高温合金 287

8.4.4　超高强度钢 288

8.4.5　铝锂合金 290

参考文献 292

第9章　生物医学材料 294

9.1 生物医学材料总论 294

9.1.1　概述 294

9.1.2　生物医学材料的定义与特性 298

9.1.3　生物医学材料的分类 300

9.1.4 生物医学材料的研究内容 301

9.2　生物惰性材料 302

9.2.1　生物惰性陶瓷 302

9.2.2　碳质生物材料 303

9.2.3　生物惰性金属材料 304

9.2.4　生物惰性高分子及复合材料 307

9.3 生物活性和可降解材料 308

9.3.1　多孔陶瓷 308

9.3.2　生物活性玻璃和玻璃陶瓷 308

9.3.3　钙磷陶瓷和水泥 309

9.3.4　复合生物活性材料与生物活性涂层 312

9.3.5　生物可降解材料 313

9.4　细胞与基因活性生物材料 314

9.4.1　基因控制与活化 314

9.4.2　细胞与基因活性材料的制备 314

9.5 生物医学材料前沿领域 315

9.5.1 组织工程与组织工程材料 315

9.4.3　细胞与基因活性材料的利用 315

9.5.2　药物、基因与DNA控释材料与系统 316

9.5.3 生物材料与人体器官克隆 317

参考文献 318

第10章　环境材料 319

10.1 环境材料的定义、特征和分类 320

10.1.1 定义 320

10.1.2　环境材料的特征 320

10.2.1　环境协调性评价 321

10.1.3　分类 321

10.2　环境材料的评价方法 321

10.2.2　能源评价法 323

10.2.3　环境影响因子评价法 323

10.2.4　环境负荷单位法 323

10.2.5　生态指数 323

10.3.1　生态设计 324

10.3　环境材料设计与生产 324

10.2.7　生态因子法 324

10.2.8　单位服务的材料消耗 324

10.2.6　环境商值 324

10.3.2　清洁生产 326

10.3.3　材料的循环再生 327

10.4　环境降解材料 328

10.4.1　光降解塑料 329

10.4.2　生物降解塑料 329

10.4.3　光-生物双降解塑料 332

10.4.4　可降解塑料的应用 332

10.5 水处理材料 332

10.5.1　废水生物处理材料 333

10.5.2　废水物化处理材料 335

10.6 固体废弃物的综合利用 343

10.6.1　概述 343

10.6.2　几种典型工业固体废弃物的利用 345

参考文献 353