材料科学与工程PDF电子书下载

目录 1

第一章材料导引 1

1-1 引言 1

1-2材料的类别 1

1-3结构－性能－工艺之间的关系 4

1-4环境对材料行为的影响 8

1-5强度－重量比 9

第Ⅰ篇原子结构、原子排列和原子运动 14

第二章原子结构 14

2-1 引言 14

2-2原子结构 14

2-3原子的电子结构 15

2-4周期表 20

2-5原子键 23

2-6结合能及原子间距 27

3-2短程有序与长程有序 32

3-1引言 32

第三章原子排列 32

3-3 晶胞 33

3-4晶胞中的点、方向和晶面 39

3-5同素异构转变 47

3-6复杂晶体结构 48

第四章原子排列中的缺陷 58

4-1 引言 58

4-2位错 58

4-4施米德定律 61

4-3位错的重要性 61

4-5晶体结构的影响 63

4-6滑移过程的控制 66

4-7位错的相互作用 66

4-8 点缺陷 66

4-9 面缺陷 69

5-4扩散机制 76

5-3合金中的扩散 76

5-2自扩散 76

5-1 引言 76

第五章材料中的原子运动 76

5-5扩散激活能 78

5-6扩散速率（菲克第一定律） 78

5-7成分分布（菲克第二定律） 83

5-8互扩散和柯肯德尔效应 85

5-9扩散的类型 87

5-10晶粒长大和扩散 88

5-11扩散焊 89

5-12烧结和粉末冶金 90

5-13离子化合物中的扩散 91

5-14聚合物中的扩散 91

第Ⅱ篇材料微观组织和力学性能的控制 98

第六章力学试验和性能 98

6-1 引言 98

伸拉试验 98

6-2应力－应变图 98

6-4屈服强度 101

6-3弹性变形和塑性变形 101

6-5拉伸强度 103

6-6真应力－真应变 103

6-7脆性行为 104

6-8弹性模量 104

6-9 延性 106

6-10温度的影响 107

冲击试验 107

6-11冲击试验的实质 107

6-12温度对冲击试验的影响 108

6-13缺口敏感性 109

6-14冲击能与真应力－真应变的关系 109

6-15冲击性能的使用和注意事项 109

疲劳试验 110

6-16疲劳试验的实质 110

6-17疲劳试验的结果 110

6-18影响疲劳性能的因素 111

6-19蠕变试验的实质 112

蠕变试验 112

6-20蠕变数据的应用 114

硬度试验 115

6-21硬度试验的实质 115

第七章凝固和晶粒度强化 124

7-1引言 124

7-2成核 124

7-3长大 128

7-4凝固时间 130

7-5冷却曲线 132

7-6铸件（锭）组织 133

7-7凝固缺陷 134

7-8铸件组织的控制 138

7-9凝固和金属的连接 140

第八章凝固和固溶强化 149

8-1 引言 149

8-2相、固溶体、溶解度 149

8-3金属具有无限固溶性所需的条件 151

8-4固溶强化 152

8-5同晶相图 153

8-6强度和相图之间的关系 157

8-7固溶合金的凝固 158

8-8固溶合金的非平衡凝固 159

8-9偏析 161

8-10具有一定凝固范围的合金的可铸性 163

8-11陶瓷和聚合物系统 163

冷加工 170

9-2与应力－应变曲线的关系 170

第九章变形、应变硬化、退火 170

9-1 引言 170

9-3位错增殖 171

9-4性能与冷作百分数的关系 172

9-5金属冷加工后的微观组织 174

9-6残余应力 176

9-7冷加工的特性 177

9-8 退火的三个阶级 179

退火 179

9-9 退火的控制 181

9-10 退火织构 182

9-11 用冷加工与退火相结合的方法对性能进行控制 183

9-12 退火与高温性能的关系 183

热加工 184

9-13 热加工工艺的特性 184

9-14 热加工变形工艺 186

9-15 变形连接工艺 186

9-16 超塑成型 188

第十章凝固和弥散强化 196

10-1 引言 196

10-2 弥散强化的原理 196

10-3 金属间化合物 197

10-4 三相反应相图 198

10-5 共晶相图 200

10-6 共晶合金的强度 206

10-7 共晶系的非平衡凝固 209

10-8 包晶反应 210

10-9 偏晶反应 211

10-10三元相图 212

第十一章相变及热处理引起的弥散强化 225

11-1 引言 225

11-2 固态反应的成核及长大 225

11-3 超过溶解度极限引起的合金强化 225

11-4 时效硬化或沉淀硬化 229

11-5 时效温度及时间的影响 231

11-6 时效硬化的必要条件 232

11-7 在高温下使用的时效硬化合金 233

11-8 在淬火过程中产生的残余应力 234

11-9 共析反应 235

11-10共析反应的控制 239

11-11马氏体反应 244

11-12马氏体回火 247

12-2 铝合金 253

12-1 引言 253

第十二章有色合金 253

第Ⅲ篇工程材料 253

12-3 镁合金 260

12-4 铍 262

12-5 铜合金 263

12-6 镍和钴 270

12-7 锌合金 272

12-8 钛合金 273

12-9 锆 278

12-10难熔金属 278

第十三章铁基合金 283

13-1 引言 283

13-2 Fe-Fe3C平衡图的回顾 283

13-3 钢的命名及其典型组织 284

13-4 简单热处理 286

13-5 等温热处理和弥散强化 288

13-6 淬火和回火热处理 291

13-8 合金元素对TTT和CCT图的影响 295

13-7 钢中添加合金元素的目的 295

13-9 淬透性曲线 299

13-10工具钢 302

13-11特种钢 302

13-12表面处理 303

13-13钢的可焊性 305

13-14不锈钢 307

13-15铸铁的凝固 311

铸铁 311

13-16铸铁的基体组织 316

13-17铸铁的特征和生产 317

第十四章陶瓷材料 331

14-1 引言 331

14-2 晶体陶瓷材料的短程有序 331

14-3 晶体陶瓷材料的长程有序 334

14-4 硅酸盐结构 337

14-5 晶体陶瓷结构中的缺陷 338

14-6 非晶陶瓷材料 341

14-7 变形和失效 344

14-8 陶瓷材料的相图 346

14-9 陶瓷的加工 352

14-10陶瓷的用途和性能 358

第十五章聚合物 366

15-1 引言 366

15-2聚合物的分类 366

15-3聚合物结构的表达方式 367

15-4加聚机制中链的生成 368

15-5由缩聚机制所形成的链 374

15-6聚合度 376

15-7热塑性聚合物的变形 378

15-8温度对热塑性材料行为的影响 380

15-9热塑性材料结构和性能的控制 383

15-10弹性体（橡胶） 391

15-11热固性聚合物 395

15-12聚合物的添加剂 401

15-13聚合物的成型 402

16-3弥散强化复合材料 409

16-2颗粒增强复合材料 409

第十六章复合材料 409

16-1 引言 409

16-4真正颗粒状复合材料 411

16-5颗粒状复合材料的应用 412

16-6纤维增强复合材料 417

16-7纤维增强复合材料的性能 418

16-8纤维增强复合材料的特性 421

16-9纤维及复合材料的制造 425

16-10纤维增强体系 427

16-11层状复合材料 429

16-12层状复合材料的实例及应用 431

16-13层状复合材料的制造 434

16-14木材 434

16-15混凝土和沥青 436

16-16夹层材料 438

17-2欧姆定律和电导率之间的关系 444

17-1引言 444

第Ⅳ篇工程材料的物理性能 444

第十七章导电性 444

17-3能带理论 446

17-4碱金属的能带结构 447

17-5其他金属的能带结构 447

17-6控制金属电导率的因素 451

17-7热偶 455

17-8超导性 456

17-9能隙——绝缘体和半导体 458

17-10本征半导体 459

17-11非本征半导体 461

17-12半导体在电气器件中的应用 465

17-13半导体器件的制造 469

17-14离子材料的电导率 470

18-3材料在电场中的极化 475

18-2偶极子 475

18-1引言 475

第十八章介电性能和磁性能 475

18-4介电性能和电容器 478

18-5介电性能的控制 481

18-6介电性能和电绝缘体 484

18-7压电现象和电致伸缩现象 484

18-8铁电效应 486

18-10磁偶极子和磁矩 488

18-9磁化与极化 488

18-11磁化强度、磁导率和磁场强度 489

18-12磁偶极子和磁场的相互作用 491

18-13磁畴结构 492

18-14磁化曲线的应用 493

18-15温度效应 496

18-16磁性材料 497

18-17涡流损耗 500

19-2连续辐射和特征辐射 505

光学性能 505

第十九章光学性能、热性能及弹性性能 505

19-1引言 505

19-3辐射现象实例 508

19-4材料和光子的交互作用 513

热性能 519

19-5热容 519

19-6热膨胀 521

19-7热导率 524

19-8弹性 526

弹性性能 526

19-9滞弹性和热弹性 529

第Ⅴ篇材料劣化与失效的预防 536

第二十章腐蚀与磨损 536

20-1 引言 536

20-2化学腐蚀 536

20-3电化学原电池 538

20-4电化学原电池中的电极电位 540

20-5电化学原电池中的腐蚀电流 543

20-6极化的来源 549

20-7电化学腐蚀的类型 550

20-8电化学腐蚀的预防 553

20-9氧化和其他气体反应 560

20-10辐照损伤 563

20-11磨损和浸蚀 563

21-1 引言 571

21-2确定金属失效的断裂机制 571

第二十一章失效——起源、检测和预防 571

21-3非金属材料的断裂 577

21-4金属失效的起源及预防 578

21-5缺陷材料的检测 581

21-6断裂力学 592

附录A金属的部分物理性能 598

附录B部分元素的原子半径和离子半径 600

部分奇数练习题的答案 600

索引 610