第一章 工程材料的类型及其原子间的键合 1
1-1 工程材料及其分类 1
一、工程材料的发展及范围 1
二、工程材料的分类 1
1-2 原子键合 3
一、金属键 3
二、共价键 3
三、离子键 4
四、范德瓦尔键(分子键) 5
1-3 不同类型键结合的特性 5
一、键结合的多重性 5
二、不同键结合的特性 5
第二章 工程材料的原子排列 7
2-1 长程有序及晶体概念 7
一、原子排列的长程有序 7
二、晶体概念 7
三、同素异构 12
四、金属、陶瓷、聚合物晶体举例 12
2-2 晶体缺陷 13
一、单晶体与多晶体 13
二、点缺陷 14
三、线缺陷 14
四、面缺陷 15
第三章 工程材料的力学性能 18
3-1 拉伸试验 18
一、拉伸试验曲线 18
二、弹性 19
三、强度 20
四、塑性 21
3-2 硬度试验 22
一、概述 22
二、布氏硬度 22
三、洛氏硬度 23
四、其他硬度 23
3-3 冲击试验 24
一、冲击试验方法 24
二、冲击韧性 25
3-4 疲劳试验 26
一、疲劳现象 26
二、疲劳强度指标 27
3-5 蠕变试验 27
一、蠕变曲线 27
二、高温下蠕变性能指标 28
第四章 塑性应变和温度对结构与性能的影响 30
4-1 塑性应变对结构与性能的影响 30
一、概述 30
二、单晶体的塑性应变 30
三、多晶体的塑性应变 34
四、塑性应变对组织与性能的影响 35
4-2 温度对变形金属结构与性能的影响 37
一、回复 37
二、再结晶 38
三、晶粒长大 38
4-3 超塑性成形 40
一、超塑性 40
二、超塑性条件 40
三、超塑性的原因 40
4-4 金属的热加工 40
一、热加工与冷加工的区分 40
二、热加工对材料性能的影响 41
第五章 凝固与细晶强化 43
5-1 概述 43
5-2 纯金属的结晶 43
一、冷却曲线 43
二、晶核形成与长大 44
三、铸件的组织 45
四、细晶强化与铸件组织的控制 46
5-3 聚合物、陶瓷的凝固与结晶 47
第六章 二元相图固溶与时效强化 49
6-1 概述 49
6-2 合金中的基本相及其特征 49
一、固溶体 49
二、金属化合物(中间相) 50
三、非晶相(玻璃相) 52
6-3 匀晶相图及固溶强化 52
一、二元相图的建立 52
二、匀晶相图及平衡结晶过程 53
三、杠杆定律及应用 54
四、非平衡结晶过程 54
五、匀晶相图与性能关系——固溶强化 54
6-4 共晶相图与时效强化 56
一、相图分析 56
二、典型合金平衡结晶过程 56
三、共晶相图与性能的关系——时效强化 58
6-5 其他二元相图 60
一、具有稳定化合物的二元相图 60
二、陶瓷二元相图 60
第七章 铁碳合金及热处理 62
7-1 碳钢 62
一、Fe-Fe3C相图及基本相 62
二、Fe-Fe3C相图分析 64
三、典型合金的平衡结晶及组织 65
四、碳与杂质对钢性能的影响 67
五、碳钢的分类、编号及应用 68
7-2 铸铁 69
一、白口铸铁 69
二、灰口铸铁 70
三、球墨铸铁 71
四、可锻铸铁 72
7-3 钢的热处理 73
一、概述 73
二、钢加热时的组织转变 73
三、奥氏体的非平衡冷却转变 75
四、热处理工艺 81
五、表面淬火 90
六、化学热处理 90
第八章 铁基合金 98
8-1 合金钢 98
一、合金元素的类型及存在形式 98
二、合金元素的主要作用 98
三、合金钢的分类与编号 101
四、渗碳钢 102
五、调质钢 103
六、超高强度钢 105
七、弹簧钢 106
八、合金工具钢 108
8-2 不锈钢 112
一、金属腐蚀及抗蚀途径 112
二、马氏体不锈钢 113
三、奥氏体不锈钢 114
8-3 铁基高温合金 116
一、高温合金的性能 116
二、高温合金的分类与编号 117
三、变形铁基高温合金 117
四、铸造铁基高温合金 119
第九章 有色金属及其合金 121
9-1 概述 121
9-2 镍基高温合金 121
一、变形镍基高温合金 122
二、铸造镍基高温合金 124
9-3 铝合金 125
一、铝的合金化及铝合金分类 125
二、铝合金热处理特点 127
三、变形铝合金 129
四、铸造铝合金 131
9-4 镁合金 133
一、镁的合金化及镁合金分类 133
二、变形镁合金 134
三、铸造镁合金 135
9-5 钛及钛合金 135
一、工业纯钛及钛的合金化 135
二、钛及其合金的主要特性 137
三、钛合金的热处理 138
四、常用钛合金 139
9-6 铜及铜合金 140
一、纯铜 140
二、黄铜 140
三、青铜 141
第十章 陶瓷材料 145
10-1 陶瓷材料概述 145
一、陶瓷材料的发展 145
二、陶瓷材料的分类 145
10-2 陶瓷的结构与组织 145
一、陶瓷材料的键结类型 146
二、陶瓷材料的组织 146
10-3 陶瓷制品的工艺过程 148
一、普通陶瓷 148
二、特种陶瓷 149
10-4 陶瓷材料的性能 150
一、力学性能 150
二、其他性能 151
10-5 工程结构陶瓷材料的应用 152
一、高温高强度陶瓷材料 152
二、工模具陶瓷材料 153
三、其他陶瓷材料 156
第十一章 工程聚合物 158
11-1 聚合物及其基本概念 158
一、聚合物及其类型 158
二、聚合物结合键及加聚、缩聚反应 158
三、单体与链节 160
四、聚合度、官能度和分子量 160
11-2 线型聚合物 160
一、分子链的形状和空间构形 160
二、聚合物的聚集状态 162
三、共聚物 164
11-3 网型聚合物 165
11-4 聚合物的力学性能 166
一、拉伸性能 166
二、硬度和冲击强度 168
三、聚合物的疲劳强度 168
四、影响聚合物力学性能的因素 169
11-5 聚合物的成形工艺 170
11-6 聚合物的选用 171
一、选用原则 171
二、工程塑料简介 172
三、工程塑料的应用 173
第十二章 复合材料 174
12-1 复合材料及其类型 174
一、复合材料的含义 174
二、复合材料的分类 174
12-2 材料的复合原理 175
一、基体的作用 175
二、增强纤维的作用 175
三、基体和增强材料之间的结合力 176
12-3 复合材料的性能 176
一、比强度和比模量 176
二、疲劳与破断安全性能 177
三、高温性能 178
四、减振特性 178
12-4 树脂基复合材料的基体类型 178
一、热固性树脂 178
二、热塑性树脂 178
12-5 玻璃纤维及其增强的复合材料 179
一、玻璃纤维 179
二、玻璃纤维树脂复合材料 180
12-6 碳纤维及其增强的树脂基复合材料 182
一、碳纤维 182
二、碳纤维复合材料 183
12-7 硼纤维及其增强的树脂基复合材料 184
一、硼纤维 184
二、硼纤维环氧树脂复合材料 184
12-8 聚芳酰胺(Aramid)纤维及其增强的复合材料 185
12-9 晶须及其增强的树脂基复合材料 185
一、晶须 185
二、晶须树脂基复合材料 186
12-10 金属基复合材料 186
一、硼纤维增强的金属基复合材料 187
二、石墨纤维增强的金属基复合材料 188
三、氧化铝晶须增强镍复合材料 188
第十三章 失效分析及选材原则 190
13-1 机械零件失效及分析 190
一、概述 190
二、机械零件失效分析 190
13-2 常见失效形式的鉴别 193
一、过量变形失效 193
二、断裂失效 193
三、表面损伤失效 197
13-3 选材一般原则 199
一、材料的失效抗力 199
二、材料的工艺性 200
三、注意经济性 201
13-4 典型零件选材分析 201
一、飞机起落架 201
二、发动机涡轮轴 202
三、机床齿轮 204
四、航空零部件复合材料的应用 205
附录：黑色金属硬度与强度换算表 207