1前言：材料——历史和特性 1
1.1材料、加工和选择 2
1.2材料的性能 4
1.3设计极限参数 9
1.4概括与总结 10
1.5延伸阅读 10
1.6练习 10
2族谱：材料及加工的分类 13
2.1简介与大纲 14
2.2材料的分类：材料族谱 14
2.3加工的分类：加工族谱 18
2.4加工与性能的相互作用 21
2.5材料的性能图表 22
2.6材料和加工的计算机辅助信息管理 24
2.7概括与总结 25
2.8延伸阅读 26
2.9练习 26
2.10基于CES（Cambridge Engineering Selector，剑桥工程选择器）的设计研究 28
2.11基于CES元素数据库的理论探索 28
3战略思维：材料匹配于设计 29
3.1简介与大纲 30
3.2设计过程 30
3.3设计需要的材料和工艺信息 34
3.4策略：分解、筛选、排列及文献研究 36
3.5分解举例 39
3.6概括与总结 43
3.7延伸阅读 43
3.8练习 44
3.9基于CES设计研究 46
4刚度和重量：密度和弹性模数 47
4.1简介与大纲 48
4.2密度、应力、应变和模数 48
4.3重点图示：材料性能图表 56
4.4理论知识：什么决定密度和刚度？ 58
4.5模数和密度的控制 69
4.6概括与总结 73
4.7延伸阅读 74
4.8练习 74
4.9基于CES的设计研究 77
4.10基于CES元素数据库的理论探索 78
5弯曲、下垂、摆动：限定刚度的设计 81
5.1简介与大纲 82
5.2弹性问题的标准解法 82
5.3弹性设计中的材料参数 89
5.4限定条件和参数图示 95
5.5案例研究 99
5.6概括与总结 106
5.7延伸阅读 107
5.8练习 109
5.9基于CES的设计研究 109
5.10基于CES元素数据库的理论探索 111
6弹性以外：塑性、屈服和延展性 112
6.1简介与大纲 112
6.2强度、塑性功和延展性：定义和度量 116
6.3重点图示：屈服强度图表 118
6.4深入研究：强度和延展性的本质 127
6.5强度控制 135
6.6概括与总结 136
6.7延伸阅读 137
6.8练习 138
6.9基于CES的设计研究 138
6.10基于CES元素数据库的理论探索 141
7弯曲和压溃：强度设计 142
7.1简介与大纲 142
7.2塑性问题的标准解法 149
7.3限定塑性设计中的材料参数 154
7.4案例研究 158
7.5概括与总结 159
7.6延伸阅读 159
7.7练习 161
7.8基于CES的设计研究 163
8断裂与断裂韧性 164
8.1简介与大纲 164
8.2强度和韧性 166
8.3断裂力学 172
8.4韧性的材料性能图表 174
8.5深入研究：韧性的本质 178
8.6性能控制：强度与韧性的协调 181
8.7概括与总结 181
8.8延伸阅读 182
8.9练习 182
8.10基于CES的设计研究 183
8.11基于CES元素数据库的理论探索 183
9抖动、颤动和波动：循环载荷、破坏和失效 185
9.1简介与大纲 186
9.2振动和共振：阻尼系数 186
9.3疲劳 186
9.4疲劳强度图表 187
9.5深入研究：阻尼和疲劳的本质 194
9.6抗疲劳能力的控制 195
9.7概括与总结 196
9.8延伸阅读 198
9.9练习 199
9.10基于CES的设计研究 199
10保持完整：限制断裂的设计 202
10.1简介与大纲 203
10.2断裂问题的标准解法 204
10.3断裂安全设计中的材料参数 204
10.4案例研究 205
10.5概括与总结 209
10.6延伸阅读 220
10.7练习 221
10.8基于CES的设计研究 221
11摩擦、滑动和粘着：摩擦和磨损 224
11.1简介与大纲 227
11.2摩擦学特性 228
11.3摩擦和磨损图表 228
11.4摩擦和磨损的物理学 229
11.5设计和选择：控制摩擦和磨损的材料 231
11.6概括与总结 235
11.7延伸阅读 240
11.8练习 241
11.9基于CES的探索设计 243
12激活的原子：材料和热 245
12.1简介与大纲 246
12.2热特性：定义和度量 246
12.3重点图示：热特性图表 249
12.4深入研究：热特性的物理学 251
12.5热特性的控制 257
12.6利用热特性的设计 258
12.7概括与总结 268
12.8延伸阅读 269
12.9练习 270
12.10基于CES的设计研究 271
12.11基于CES元素数据库的理论探索 272
13持续高温：高温下的材料使用 275
13.1简介与大纲 276
13.2温度对材料性能的影响 276
13.3蠕变行为图表 281
13.4理论知识：扩散和蔓延传导 284
13.5抗蠕变材料 293
13.6应对蠕变的设计 296
13.7概括与总结 304
13.8延伸阅读 305
13.9练习 305
13.10基于CES的设计研究 308
13.11基于CES元素数据库的理论探索 308
14导体、绝缘体和电介质 311
14.1简介与大纲 312
14.2导体、绝缘体和电介质 313
14.3电学性能图表 317
14.4深入研究：电学性能的本质和控制 320
14.5设计：材料电学性能的利用 331
14.6概括与总结 338
14.7延伸阅读 338
14.8练习 339
14.9基于CES的设计研究 341
14.10基于CES元素数据库的理论探索 343
15磁性材料 345
15.1简介与大纲 346
15.2磁特性：定义与度量 346
15.3磁特性图表 351
15.4深入研究：磁特性物理学及其控制 353
15.5磁学设计中的材料选择 358
15.6概括与总结 363
15.7延伸阅读 363
15.8练习 364
15.9基于CES的设计研究 365
15.10基于CES元素数据库的理论探索 366
16光学装置用材料 367
16.1简介与大纲 368
16.2材料相互作用及幅射 368
16.3光学性能图表 373
16.4深入研究：光学特性物理学及其控制 375
16.5光学设计 381
16.6概括与总结 382
16.7延伸阅读 383
16.8练习 383
16.9基于CES的设计研究 384
16.10基于CES元素数据库的理论探索 385
17耐用性：氧化、腐蚀和退化 387
17.1简介与大纲 388
17.2氧化、可燃性和光致退化 388
17.3氧化机理 390
17.4抗氧化材料制备 392
17.5腐蚀：酸、碱、水和有机溶剂 395
17.6深入研究：腐蚀机理 396
17.7对抗腐蚀 401
17.8概括与总结 404
17.9延伸阅读 405
17.10练习 405
17.11基于CES的设计研究 406
17.12基于CES元素数据库的理论探索 407
18加热、锻造、联接和抛光：制造工艺 409
18.1简介与大纲 410
18.2设计中的工艺选择 410
18.3工艺特性：材料的适应性 413
18.4成型过程：特性与本质 414
18.5联接工艺：特性与本质 423
18.6表面处理（精加工）工艺：特性与本质 426
18.7成型工艺的成本估算 427
18.8计算机辅助工艺选择 432
18.9案例研究 434
18.10概括与总结 443
18.11延伸阅读 444
18.12练习 445
18.13基于CES的设计研究 446
18.14基于CES元素数据库的理论探索 447
19遵循处方：处理和性能 449
19.1简介与大纲 450
19.2材料的微观结构 450
19.3加工过程中微观结构的演变 454
19.4性能加工 462
19.5实例研究 464
19.6混合材料制备 472
19.7概括与总结 474
19.8延伸阅读 475
19.9练习 476
19.10基于CES的设计研究 477
20材料、加工和环境 479
20.1简介与大纲 480
20.2材料消费及其增长 480
20.3材料的生命周期和评估标准 483
20.4定义和度量：材料内能（能耗）、加工能耗和生命结束时的潜能 484
20.5材料内能图表 490
20.6设计：生态设计的材料选择 493
20.7概括与总结 497
20.8附录：一些有用的数据 498
20.9延伸阅读 498
20.10练习 499
20.11基于CES的探索设计 501
索引 503