材料学导论PDF电子书下载

目录 1

第1章绪论 1

1.1材料科学的范畴及任务 1

6.4.2金属材料的疲劳 31 3

1.2材料的类别 3

1.3材料结构与性能 4

1.4材料工艺及其与结构和性能的关系 6

参考文献 8

2.1金属材料 10

2.1.1黑色金属 10

第2章材料概述 10

2.1.1.1铁及碳钢 11

2.1.1.2合金钢 12

2.1.2有色金属 13

2.2无机材料 14

2.2.1分类 16

2.2.2陶瓷 16

2.2.3玻璃 17

2.3 高分子材料 20

2.3.1命名及分类 21

2.3.2高分子合成反应 26

2.3.3塑料 28

2.3.3.1塑料的组分及其作用 30

2.3.3.2热塑性塑料 34

2.3.3.3热固性塑料 41

2.3.4橡胶 42

2.3.4.1天然橡胶 44

2.3.4.2合成橡胶 44

2.3.5纤维 47

2.3.5.1天然纤维和人造纤维 49

2.3.5.2合成纤维 51

2.3.6胶粘剂及涂料 55

2.3.6.1胶粘剂 55

2.3.6.2涂料 58

2.4复合材料 61

2.4.1基本概念和分类 61

2.4.2纤维增强复合材料 64

参考文献 66

第3章材料结构 67

3.1原子结构、结合键及原子排列 67

3.2.1 晶体结构的基本概念 71

3.2 晶体结构 71

3.2.2金属晶体结构 76

3.2.2.1纯金属晶体结构 76

3.2.2.2合金相晶体结构 79

3.2.3共价键晶体及离子键晶体结构 83

3.2.3.1共价键晶体结构 83

3.2.3.2离子晶体结构 83

3.2.3.3硅酸盐的晶体结构 92

3.2.3.4二氧化硅的晶体结构 96

3.2.4聚合物晶体结构 97

3.2.4.1大分子的结构与形态 98

3.2.4.2聚合物聚集态及晶体结构 103

3.2.5多晶态及晶体缺陷 108

3.2.5.1多晶态 108

3.2.5.2缺陷 109

3.3非晶态结构 116

3.3.1非晶态及其特征 116

3.3.2玻璃及玻璃化转变 119

3.3.3非晶态聚合物材料 120

3.3.3.1聚合物的非晶态结构 120

3.3.3.2聚合物分子运动及物理态 121

3.3.4非晶态合金 128

3.4材料的显微组织 130

3.4.1分析仪器和基本方法 130

3.4.2显微组织的组成单元类型与性状 134

参考文献 141

4.1材料相态变化的基本类型及特点 143

4.1.1.1按热力学函数分类 143

4.1.1相态变化的基本类型 143

第4章相态及其变化 143

4.1.1.2按相变动力学特征分类 144

4.1.2松弛过程及其特点 145

4.1.2.1松弛过程 145

4.1.2.2 时——温的相互转化 147

4.1.3相态转变的热力学及动力学 147

4.2凝固过程 148

4.2.1成核过程 148

4.2.1.1均质成核 148

4.2.1.2非均质成核 152

4.2.1.3成核率 154

4.2.2晶体长大 155

4.2.2.1晶体长大机理 157

4.2.2.2晶体的生长形态 158

4.2.3多组分体系的凝固 161

4.2.4凝固条件对铸锭组织结构的影响 162

4.2.4.1铸锭组织结构 162

4.2.4.2缩孔与疏松 164

4.2.5界面能对晶体组织与形态影响 165

4.3固态相变 166

4.3.1固态相转变的特点 167

4.3.2固体中的原子扩散 167

4.3.2.1扩散机理 168

4.3.2.2稳态扩散 168

4.3.2.3非稳态扩散 169

4.3.3固态相变的成核及其长大 170

4.3.3.1成核 170

4.3.3.2长大 171

4.3.4相变速率 172

4.4相图 173

4.4.1相律及相图的建立 173

4.4.1.1相律 173

4.4.1.2相图的建立 175

4.4.2单元系相图 177

4.4.3二元相图 177

4.4.3.1 匀晶相图 177

4.4.3.2共晶和共析相图 184

4.4.3.3包晶与包析相图 187

4.4.3.4二元相图中其它三相平衡反应 189

4.4.3.5形成化合物或中间相的二元相图 190

4.4.3.6二元相图的一些基本规律 191

4.4.3.7铁碳相图 193

4.4.3.8碳钢的凝固过程及其显微结构特点 195

4.4.4三元相图 197

4.4.4.1成分三角形（组成三角形） 198

4.4.4.2两相平衡时的组成和杠杆定理 198

4.4.4.3三相平衡时的组成及重心法则 199

4.4.4.4三元相图表示法 200

4.5金属热处理 205

4.5.1碳钢的淬火 205

4.5.2奥氏体的等温分解 208

4.5.3共析钢的连续冷却转变 211

4.5.5碳钢的回火 213

4.5.4碳钢的退火和正火 213

4.5.6分级淬火和等温淬火 215

4.5.7沉淀硬化 217

参考文献 221

第5章材料工艺 222

5.1生产工艺 222

5.1.1金属材料生产工艺 222

5.1.1.1火法冶金 223

5.1.1.2湿法冶金 231

5.1.1.3电冶金 232

5.1.2陶瓷材料生产工艺 233

5.1.2.1原料制备 233

5.1.2.2成型与烧结 235

5.1.3单晶材料的制备 237

5.1.2.3焙融固化 237

5.1.4高分子材料生产 238

5.2.1.1铸造 239

5.2成型及加工工艺 239

5.2.1金属材料的成型与加工 239

5.2.1.2粉末冶金 242

5.2.1.3金属加工工艺 242

5.2.1.4金属的超塑性成型加工 245

5.2.1.5切削加工 245

5.2.1.6焊接 247

5.2.1.7表面改性 253

5.2.2高分子材料的成型加工 255

5.2.2.1塑料的成型加工 255

5.2.2.2橡胶的成型加工 261

5.2.2.3纤维加工 262

5.2.2.4复合材料的成型工艺 267

参考文献 269

第6章材料的力学性能 270

6.1力学性能的基本物理量 270

6.1.1应力与应变 270

6.1.2弹性模量 273

6.1.3硬度 275

6.1.4强度 276

6.2弹性形变 279

6.2.1两类弹性 279

6.2.2高弹形变 280

6.2.3粘弹性形变 283

6.3塑性形变 286

6.3.1金属材料的低温塑性形变 287

6.3.1.1金属单晶体的塑性变形 287

6.3.1.2多晶体和合金的塑性形变 297

6.3.1.3塑性形变对显微组织及性能的影响 299

6.3.1.4屈服及屈服强度 302

6.3.1.5加工硬化（应变硬化） 304

6.3.2冷变形金属材料的回复和再结晶 305

6.3.2.1回复 306

6.3.2.2再结晶及晶粒长大 307

6.3.2.3动态回复与动态再结晶 308

6.4金属材料的断裂、疲劳、蠕变及持久强度 311

6.4.1金属的断裂 311

6.4.3金属材料的蠕变和持久强度 314

6.5陶瓷材料力学性能特点 316

6.5.1力学性能特点 316

6.5.2影响陶瓷材料强度的因素 318

6.6高分子材料的力学特征 319

6.6.1高分子材料的力学屈服 319

6.6.2力学强度 324

6.6.3摩擦与磨耗 327

6.6.4疲劳强度 329

6.7材料的强化机制与方法 330

6.7.1提高材料的刚度 330

6.7.2.2细晶强化 331

6.7.2提高材料的屈服强度 331

6.7.2.1冷变形强化（应变硬化） 331

6.7.2.3固溶强化 332

6.7.2.4多相强化 332

6.7.2.5分散强化 333

6.7.2.6马氏体强化 333

6.7.3提高断裂强度 333

6.7.4提高韧性 335

6.7.4.1陶瓷的增韧 335

6.7.4.2橡胶增韧塑料 336

参考文献 344

第7章材料的物理性能 345

7.1材料的电性能 345

7.1.1导电性能的能带理论 345

7.1.2金属材料的电阻 348

7.1.3绝缘体 350

7.1.4半导体 354

7.1.5材料的其它电性能 363

7.2材料的磁性能 366

7.2.1几个基本物理量和基本概念 366

7.2.2抗磁性和顺磁性 368

7.2.3铁磁性 370

7.2.4反铁磁性和亚铁磁性 371

7.2.5温度对磁性的影响 373

7.2.6磁化与退磁化 373

7.2.7磁性材料 377

7.3材料的热性能 380

7.3.1热容 380

7.3.2热膨胀 384

7.3.3热传导 385

7.3.4热应力 387

7.4材料的光学性能 389

7.4.1光与固体的相互作用 390

7.4.3非金属材料的光学性能 391

7.4.2金属的光学性能 391

7.4.4其它光学现象和光学材料 397

参考文献 403

第8章材料的化学损伤及其防护 404

8.1金属材料的腐蚀 404

8.1.1金属材料的水溶液腐蚀 405

8.1.1.1金属材料水溶液腐蚀的电化学本质 405

8.1.1.2原电池腐蚀 408

8.1.1.3钝化 412

8.1.1.4极化与腐蚀速度 414

8.1.2局部腐蚀 416

8.1.2.1 电偶腐蚀 416

8.1.2.2孔蚀 416

8.1.2.3缝隙腐蚀 417

8.1.2.4晶界腐蚀 418

8.1.2.5应力腐蚀破裂与磨损腐蚀 420

8.1.2.6选择性腐蚀 422

8.1.2.7腐蚀疲劳 423

8.1.3金属材料的氧化腐蚀 424

8.1.4金属材料耐蚀性的表征 426

8.2腐蚀的控制与防护 428

8.2.1合理选材合理设计 428

8.2.2表面保护 429

8.2.3环境控制 430

8.2.4电化学保护 430

8.3陶瓷材料的耐蚀性能 432

8.4高分子材料的化学性能及老化 433

8.4.1溶解性和渗透性 434

8.4.2力化学性能和环境应力开裂 438

8.4.2.1力化学性能 438

8.4.2.2环境应力开裂 442

8.4.3 高分子材料的燃烧特性 443

8.4.4 高分子材料的老化 447

参考文献 449

第9章材料科学进展 450

9.1概述 450

9.1.1新型材料及其特点 450

9.1.2新型材料发展的重点和趋势 451

9.1.3基础研究及新技术的应用 471

9.2陶瓷材料的进展 476

9.2.1精细陶瓷的主要应用领域及性能特征 476

9.2.2研究与发展方向 477

9.3金属材料进展 478

9.3.1金属材料的发展趋势 479

9.3.2采用新技术和新工艺 490

9.3.3基础理论 493

9.4 高分子材料进展 496

9.4.1液晶高分子 497

9.4.2聚合物共混物 509

9.4.3功能高分子 519

参考文献 547