工程材料学PDF电子书下载

绪论 1

第1章 工程材料的结构 6

1.1 材料结构及其层次 6

1.2 原子结构与键合 7

1.2.1 原子的结构 7

1.2.2 材料粒子的键合方式 8

1.3 材料的晶体结构 11

1.3.1 理想晶体结构 11

1.3.2 实际晶体结构 16

1.3.3 合金的晶体结构 19

1.4 纳米材料的结构 21

1.4.1 纳米材料基本概念 21

1.4.2 纳米效应 22

1.5 材料的同素异构与同分异构 23

1.5.1 晶体的同素异构 23

1.5.2 有机化合物及高聚物的同分异构 25

思考题 25

第2章 工程材料的性能 26

2.1 工程材料的力学性能 26

2.1.1 强度 26

2.1.2 弹性与刚度 31

2.1.3 包辛格效应 33

2.1.4 塑性 34

2.1.5 硬度 35

2.1.6 断裂性能 37

2.1.7 耐磨性能 40

2.2 工程材料的物理性能 43

2.2.1 密度和熔点 43

2.2.2 电学性能 44

2.2.3 磁学性能 46

2.2.4 光学性能 49

2.2.5 热学性能 51

2.3 工程材料的化学性能 53

2.3.1 抗氧化性 53

2.3.2 抗腐蚀性 54

2.4 工程材料的工艺性能 55

思考题 56

第3章 金属材料的凝固与相图 57

3.1 纯金属的结晶 57

3.1.1 金属结晶的基本规律 57

3.1.2 晶核的形成与长大 59

3.2 合金的凝固与相图 65

3.2.1 相平衡与相图 65

3.2.2 二元合金相图与凝固 67

3.2.3 三元相图的基本知识 78

3.2.4 合金的性能与相图的关系 81

3.2.5 铸锭的凝固 83

3.3 铁碳合金平衡态的相变 84

3.3.1 Fe-Fe3C相图分析 84

3.3.2 铁碳合金在平衡状态下的结晶 87

3.3.3 碳和其他元素对碳钢组织和性能的影响 93

3.3.4 Fe-Fe3C相图的应用 96

3.4 金属焊接时的结晶与相变 97

3.4.1 焊接熔池结晶的特点 97

3.4.2 焊缝金属的结晶组织 99

3.4.3 焊接热影响区的组织和性能 101

思考题 102

第4章 金属材料的热处理 104

4.1 钢在加热和冷却时的组织转变 104

4.1.1 钢在加热时的组织转变 104

4.1.2 钢在冷却时的组织转变 108

4.2 退火与正火 114

4.2.1 退火 114

4.2.2 正火 118

4.3 淬火与回火 119

4.3.1 淬火 119

4.3.2 钢的淬透性 122

4.3.3 钢的回火 124

4.4 金属材料的表面热处理 127

4.4.1 钢的表面淬火 127

4.4.2 化学热处理 130

4.5 固溶热处理与时效强化 134

4.5.1 固溶热处理 134

4.5.2 时效强化 134

4.6 先进热处理技术 135

4.6.1 真空热处理 135

4.6.2 形变热处理 135

4.6.3 离子热处理 136

4.6.4 高能束热处理 137

思考题 138

第5章 金属的塑性变形与再结晶 139

5.1 金属的塑性变形 139

5.1.1 单晶体的塑性变形 139

5.1.2 多晶体金属塑性变形 141

5.1.3 冷变形与热变形 142

5.1.4 金属的超塑性 143

5.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 144

5.2.1 晶粒形态的改变 144

5.2.2 晶粒内部亚结构的变化 144

5.2.3 形变织构 145

5.2.4 残余内应力 146

5.2.5 加工硬化 146

5.3 冷变形金属的回复与再结晶 147

5.3.1 回复 147

5.3.2 再结晶 148

5.3.3 晶粒长大 149

5.4 金属的热塑性变形的动态回复与再结晶 150

5.4.1 动态回复和动态再结晶 150

5.4.2 影响热塑性变形的主要因素 151

5.4.3 热塑性变形对金属组织与性能的影响 153

思考题 154

第6章 钢铁材料 156

6.1 钢铁冶炼 156

6.1.1 生铁的冶炼 156

6.1.2 钢的冶炼 159

6.2 钢的分类与牌号 162

6.2.1 钢的分类 162

6.2.2 钢的牌号 163

6.3 结构钢 165

6.3.1 工程结构用钢 165

6.3.2 机械结构用钢 166

6.4 工具钢 172

6.4.1 刃具钢 172

6.4.2 模具钢 175

6.4.3 量具钢 177

6.5 特殊性能钢 178

6.5.1 不锈钢 178

6.5.2 耐热钢 181

6.6 铸铁 183

6.6.1 铸铁的石墨化 183

6.6.2 影响铸铁石墨化的因素 184

6.6.3 灰口铸铁的分类及性能特点 185

思考题 187

第7章 有色金属及其合金 188

7.1 铝及铝合金 188

7.1.1 铝合金的强化 188

7.1.2 铝合金的分类 189

7.2 铜及铜合金 191

7.2.1 纯铜 191

7.2.2 黄铜 192

7.2.3 青铜 193

7.3 镁及镁合金 194

7.3.1 变形镁合金 194

7.3.2 铸造镁合金 195

7.4 钛及钛合金 195

7.4.1 α钛合金 195

7.4.2 β钛合金 196

7.4.3 α＋β钛合金 196

7.5 滑动轴承合金 197

7.5.1 滑动轴承合金及特点 197

7.5.2 常用滑动轴承合金 197

7.6 高温合金 199

7.6.1 高温合金及其特点 199

7.6.2 常用高温合金 199

7.7 特殊性能合金 200

7.7.1 金属间化合物 200

7.7.2 非晶态合金 202

7.7.3 形状记忆合金 204

7.7.4 难熔金属及其合金 205

7.7.5 稀土金属及其应用 208

思考题 209

第8章 高分子材料 210

8.1 高分子材料的结构 210

8.1.1 高分子材料的组成 210

8.1.2 大分子链结构 211

8.1.3 聚集态结构 213

8.2 高分子材料的性能 214

8.2.1 力学性能 215

8.2.2 物理、化学性能 216

8.3 常用高分子材料 217

8.3.1 塑料 217

8.3.2 橡胶 219

8.3.3 纤维 220

8.3.4 胶黏剂 221

思考题 222

第9章 陶瓷材料 223

9.1 陶瓷的结构 223

9.1.1 晶体相 223

9.1.2 玻璃相 224

9.1.3 气相 224

9.2 陶瓷材料的性能 225

9.2.1 力学性能 225

9.2.2 物理性能 226

9.2.3 化学性能 227

9.3 陶瓷的生产工艺 227

9.3.1 陶瓷粉末及制备 228

9.3.2 陶瓷粉末成形 228

9.3.3 烧结及后处理 229

9.4 常用陶瓷材料 230

9.4.1 氧化物陶瓷 231

9.4.2 氮化物陶瓷 232

9.4.3 碳化物陶瓷 235

9.4.4 玻璃陶瓷材料 236

思考题 237

第10章 复合材料 238

10.1 复合材料的结构 238

10.1.1 增强相 238

10.1.2 基体 239

10.1.3 界面 239

10.2 复合材料的增强原理 239

10.2.1 颗粒增强原理 240

10.2.2 纤维增强原理 240

10.2.3 晶须增强原理 241

10.3 复合材料的性能 241

10.3.1 力学性能 241

10.3.2 理化性能 243

10.4 常用复合材料 244

10.4.1 聚合物基复合材料 244

10.4.2 金属基复合材料 245

10.4.3 无机非金属基复合材料 248

思考题 249

第11章 材料与环境 250

11.1 材料与环境的相互作用 250

11.1.1 工业废气 250

11.1.2 工业废水 251

11.1.3 固体废弃物 252

11.1.4 材料的腐蚀 253

11.2 材料的环境协调性评价 253

11.2.1 LCA概念 253

11.2.2 材料的环境协调性评价过程 255

11.3 工业生态学与循环经济 257

11.3.1 工业生态系统的基本概念 257

11.3.2 工业生态系统的进化 258

11.3.3 循环经济 260

11.4 绿色设计与清洁生产 262

11.4.1 产品的绿色设计 262

11.4.2 清洁生产 264

11.5 修复与再制造 265

11.5.1 修复与再制造的作用 266

11.5.2 修复与再制造性分析 267

11.5.3 修复与再制造工艺 268

思考题 270

参考文献 271