材料的应用与发展PDF电子书下载

第一章 绪论 1

§1 人类与材料 1

目录 1

§2 新技术革命与材料 4

§3 材料的内涵和外延 5

§3.1 定义 6

§3.2 划分 6

§4 材料的判据和问题 10

§5 材料的应用和失效 13

§6 目的和体系 16

§1 引言 19

第二章 材料的失效 19

§2 低温脆断 22

§2.1 海船脆断与夏氏Ⅴ型缺口韧性 22

§2.2 缺口韧性之间相关性 25

§3 疲劳断裂 30

（1）断口特征 30

（2）光滑试样的疲劳性能 31

（3）缺口试样的疲劳性能 34

（4）裂纹试样测定的性能 36

（5）改善疲劳性能的途径 37

（1）事故概况 38

§4.1 汽轮机叶轮的碱脆 38

§4 应力腐蚀断裂 38

（2）工况及应力计算 39

（3）材质及断裂力学分析 39

（4）化学介质作用的分析 42

（5）结论和防止措施 42

§4.2 应力腐蚀断裂和氢脆 43

（1）概念 43

（2）试验方法和工程参量 44

（3）作用机理和影响因素 48

（4）抑制措施 52

§5 结语 56

第三章 材料的性能 57

§1 分析方法 57

§1.1 逻辑分析 57

（1）内涵与定义 57

（2）外延与划分 59

（3）共性问题 59

§1.2 系统分析 64

（1）黑箱法 64

（2）相关法 65

（3）过程法 66

（1）定义 68

§2 韧性与韧化 68

§2.1 逻辑分析 68

（2）划分 69

§2.2 系统分析 70

（1）应力、应变和应变能 70

（2）内因和外因 72

（3）能量和过程 75

（4）韧性和脆性 79

§3 腐蚀与耐蚀性 79

§3.1 概念 79

§3.2 金属腐蚀的基本过程 82

（1）电位－pH图 87

§3.3 热力学问题 87

（2）混合氧化图 90

§3.4 动力学问题 91

（1）极化曲线 91

（2）不锈钢的极化曲线 94

§3.5 结构学问题 103

（1）膜的成分、结构及厚度 103

（2）表面处理和耐蚀性 105

§3.6 局部腐蚀 106

（1）晶间腐蚀 106

（2）点腐蚀和缝隙腐蚀 107

（1）合理选材和表面涂层 108

（2）改善工作环境 108

（3）对整个系统采用电化学保护 108

§3.7 防腐蚀技术 108

§4 磨损与耐磨性 109

§4.1 逻辑分析 109

（1）定义 109

（2）划分 110

§4.3 基本过程和参量 112

（1）接触面积 112

§4.2 系统分析 112

（2）摩擦生热 115

（3）化学变化 117

（4）力学现象 119

（5）润滑作用 121

§4.4 磨损机理 124

（1）粘结磨损机理 124

（2）剥层磨损机理 126

（3）磨料磨损机理 126

（4）表面疲劳磨损机理 127

（5）腐蚀磨损 128

（6）断裂韧性与磨损 130

§4.5 材料的耐磨性 131

§5 结语 135

第四章 材料的结构 138

§1 引言 138

§2 分析方法 139

§2.1 概念 139

（1）组元 140

（2）排列方式 141

（3）运动方式 142

§2.2 结构的测定 143

§2.3 共性问题 144

（1）可分与穷尽 146

（2）转变与守恒 147

（3）树木与森林 149

（4）表象与真情 152

§3 自由原子结构 156

§4 结合键相晶体结构 160

§4.1 离子键晶体 160

（1）结构特征 160

（2）结构和能量 163

§4.2 共价键晶体 169

（1）共价键和分子轨道 169

（2）共价键晶体 172

（3）高分子化合物的立体结构 174

§4.3 金属键晶体 181

（1）密排方式 182

（2）结合键 192

（3）合金化的基本参量 196

§4.4 分子键晶体 203

§4.5 结语 203

§5 能带结构 205

§5.1 近自由电子法 205

§5.2 紧束缚近似法 209

§6 原子型晶体缺陷 212

§6.1 分类 212

§6.2 空位 214

§6.3 位错 216

（1）原子模型 216

（2）位错能量 218

（3）位错运动 223

§6.4 晶界 226

（1）结构和能量 226

（2）晶界化学 232

§7 电子型晶体缺陷 237

§7.1 引言 237

§7.2 元素半导体 238

（1）氧化膜的结构及扩散机理 242

§7.3 化合物半导体 242

（2）氧化的半导体理论 246

§8 相 248

§8.1 相图·相变和显微组织 248

§8.2 相的定义和分类 258

§8.3 固溶体 261

（1）晶体结构 261

（2）固溶线 265

§8.4 中间相 266

（1）分类 267

（2）处理方法 270

§8.5 亚稳相 278

§9 显微组织 283

§10 结语 284

第五章 材料的工艺 286

§1 引言 286

§1.1 结构的控制 286

§1.2 工艺的目的和分类 288

§2 生产工艺 290

§2.1 金属材料 291

①矿石准备 292

（A）铁矿粉的球团和烧结 292

（1）火法冶金 292

（B）硫化矿的焙烧 293

（C）氧化矿的焙烧 294

②冶炼 296

（A）高炉炼生铁—焦碳还原剂 301

（B）炭还原其他金属化合物 303

（C）氢还原法 304

（D）金属热还原法 304

（E）熔锍冶炼 305

③精炼 305

（A）炼钢 305

（C）火法精炼锡 308

（B）火法精炼铜 308

（D）区域熔炼提纯 309

（E）精馏 311

（F）电渣重熔精炼法 314

（2）湿法冶金 315

①浸取 316

②分离 318

③富集 318

④提取金属或化合物 319

（3）电冶金 319

①水溶液电解 319

②熔盐电解 322

（4）总结 324

§2.2 陶瓷材料 325

（1）原料制备 327

（2）成型与烧结 329

（3）熔融固化 330

§2.3单晶材料 333

（1）加工类型 334

（1）水溶液法 334

（2）熔体法 335

（3）气相法 337

（4）固相法 339

§2.4 离分子材料 340

（1）概述 340

（2）单体制备 341

①乙烯及丙烯型普通塑料 344

②工程塑料 345

（3）均聚 347

①缩聚 347

②加成聚合 348

③加成缩聚 348

（4）共聚 349

（5）共混 349

§2.5 结语 350

§3 加工工艺 351

§3.1 概述 351

§3.2 冷－热加工 354

（2）加热 355

（3）锻造或轧制 357

（4）冷却 359

（5）超塑性成形 359

§3.3 切削加工 362

（1）切削种类及金属的塑性 363

（2）切削热 365

（4）滞流及切屑瘤 367

（3）切削液 367

（5）切削功 368

（6）表面粗糙度 369

（7）刀具的磨损及切削速度 369

§3.4 焊接 371

（1）焊接方法的分类及其特点 371

（2）熔化焊接的冶金学问题 376

①冶炼 376

②铸造 377

③热处理 379

①残余应力 381

（3）焊接结构的断裂力学分析 381

③焊接裂纹及焊接脆性 382

②断裂韧性 382

（A）凝固开裂 383

（B）液化开裂 384

（C）分层开裂 384

（D）马氏体转变脆性 385

（E）氢致延迟开裂 385

（F）焊后加热开裂 385

§3.5 工程塑料的成形加工 386

（1）注射成型 386

（3）吹塑成型 387

（2）挤出成型 387

（4）压制成型 388

§4 工艺性能 388

§4.1 相关法 388

（1）焊接性 389

（2）切削性 389

（3）热加工性 391

§4.2 过程法——深冲性 393

（1）n值 394

（2）R值 395

（3）双向变形的成形极限 396

（4）其它因素 397

§5 结语 398

第六章 材料的经济 400

§1 引论 400

§1.1 经济体制 400

§1.2 宏观材料学 403

§1.3 材料经济学 404

§2 商品经济的边际分析方法 405

§2.1 收益递减律 406

§2.2商品价格 408

§3 材料循环 411

§3.1 材料大循环 412

§3.2 材料企业的信息循环和反馈 414

§4 材料生产的经济分析 416

§4.1 成本分析 416

§4.2 生产要素的最优组合 419

§4.3 社会分工的经济效益 420

§5 结语 421

第七章 材料的选用 422

§1 提出问题 422

§2.2 工艺性能 425

（1）淬裂过程 425

§2.1 使用性能 425

§2 性能选材法 425

（2）钢种选择 428

§2.3 性能递增选材法 429

§3 成本选材法 432

§3.1 材料成本法 433

§3.2 生产成本法 435

§4 多目标选材法 439

§4.1 问题和目标 439

§4.2 评价技术 440

（1）分级法 440

（2）优化法 441

§5 材料的管理 443

第八章 材料的科研 445

§1 类型 445

§1.1 基础研究 447

§1.2 应用研究 447

§1.3 发展 447

§2 选题 449

§2.1 生存竞争，适者生存 449

§2.2 加强协调，继续生存 450

§2.3 明确科研类型，选题选人 450

（1）均匀形核 451

§2.4 收益递减律的借鉴 451

§2.5 形核理论的启示 451

（2）非均匀形核 453

§3 方法 453

§3.1 概述 453

§3.2 系统分析法 455

（1）寻求韧性最佳的工艺及／或断裂机理 455

（2）寻求满足性能要求的材料和工艺 457

（3）材料理论问题的研究 458

§3.3 假说法 459

（1）破绽法 459

（2）类比法 461

（3）统计法 462

（4）近似法 464

（5）直觉法及机遇法 465

（6）科研水平 466

§4 评价及管理 467

§4.1 科研效益 467

§4.2 科研效率 468

第九章 材料的系统 470

§1 引言 470

§2 系统分析 471

§2.1 能量方法 473

§2.2 信息流动 474

（1）黑箱法 475

（2）反馈法 476

§3 模型化技术 479

§3.1 概念和步骤 479

§3.2 方法 481

（1）方块图 481

（2）组元三角形 482

（3）过程模型 483

（4）时间模型 484

（5）结构模型解析法 484

（6）模拟 486

§4 最优化技术 487

§4.1 线性规划法 489

§4.2 动态规划法 491

§4.3 网络法 493

（1）名词和符号 494

（2）过程步骤 494

（3）缩短PERT网络日程 498

§5 决策论 501

§5.1 概念 501

§5.2 技术 502

（1）评分优选法 503

（3）决策树法 504

（2）相关树法 504

第十章 材料的展望 508

§1 引言 508

§2 预测方法 509

§2.1 分类 509

（1）直观预测法 510

（2）探索预测法 510

（3）目标预测法 511

（4）反馈预测法 511

§2.2 外推法 512

§2.3 特尔菲法 515

§3 未来材料 516

§3.1 总的趋势 517

（1）材料生命曲线 517

（2）竞争与替代 519

§3.2 传统材料的改进 521

（1）调整成分 522

（2）改进工艺 523

§3.3 新材料的研制 525

（1）需要和满足 526

（2）引进和创新 529

（3）系统和环境 530

参考文献 533