第1章 材料的性能 1
1.1 材料的静态力学性能 1
1.1.1 静态力学性能基本定义 1
1.1.2 拉伸试验 2
1.1.3 拉伸曲线 3
1.1.4 静态力学性能指标 4
1.2 材料的动态力学性能 9
1.2.1 冲击韧性 10
1.2.2 疲劳 11
1.3 材料的高温力学性能 11
1.4 材料的物理性能 12
1.4.1 密度 12
1.4.2 电学性能 13
1.4.3 热学性能 14
1.4.4 磁学性能 15
1.4.5 光学性能 16
1.5 材料的化学性能 17
1.5.1 耐腐蚀性 17
1.5.2 抗氧化性 18
1.6 材料的工艺性能 18
1.6.1 铸造性能 18
1.6.2 锻造性能 18
1.6.3 焊接性能 18
1.6.4 切削加工性能 19
1.6.5 热处理性能 19
习题 19
参考文献 20
第2章 金属材料的结构及结晶 21
2.1 金属的晶体结构 21
2.1.1 晶体结构的基本概念 21
2.1.2 常见的晶格类型 22
2.1.3 晶体中的晶向指数和晶面指数 26
2.1.4 晶体中的间隙 29
2.1.5 单晶体的各向异性和多晶体的各向同性 31
2.1.6 多晶型性 31
2.2 合金相结构 32
2.2.1 固溶体 32
2.2.2 金属间化合物 35
2.3 金属的晶体缺陷 37
2.3.1 点缺陷 37
2.3.2 线缺陷 39
2.3.3 面缺陷 41
2.4 纯金属的结晶 44
2.4.1 金属结晶的宏观现象 44
2.4.2 金属结晶的热力学条件 45
2.4.3 金属结晶的基本过程 46
2.4.4 晶粒大小的控制 48
2.5 二元合金相图和合金的结晶 49
2.5.1 二元合金相图的建立 50
2.5.2 匀晶相图及其合金的结晶 52
2.5.3 共晶相图及其合金的结晶 54
2.5.4 包晶相图及其合金的结晶 58
2.6 铁碳合金相图 61
2.6.1 铁碳合金的组元及基本相 61
2.6.2 Fe-Fe3C相图 63
2.6.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织 66
2.6.4 碳含量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 73
习题 76
参考文献 77
第3章 金属材料的组织性能控制 78
3.1 金属的塑性变形 78
3.1.1 金属塑性变形的本质 78
3.1.2 塑性变形对金属材料组织性能的影响 86
3.2 钢的热处理 97
3.2.1 钢的热处理原理 98
3.2.2 钢的普通热处理工艺 110
3.2.3 钢的表面热处理工艺 115
3.2.4 材料的表面处理技术简介 118
习题 119
参考文献 120
第4章 工业用钢 121
4.1 概述 121
4.1.1 钢的分类 121
4.1.2 钢的牌号 123
4.2 结构钢 128
4.2.1 工程结构钢 128
4.2.2 机械制造结构钢 132
4.3 工具钢 141
4.3.1 刃具钢 142
4.3.2 模具钢 149
4.3.3 量具钢 154
4.4 特殊性能钢 155
4.4.1 不锈钢 155
4.4.2 耐热钢 159
4.4.3 耐磨钢 163
习题 164
参考文献 164
第5章 铸铁 166
5.1 铸铁的分类 166
5.2 普通灰铸铁 167
5.2.1 灰铸铁的化学成分 167
5.2.2 灰铸铁的组织特点 168
5.2.3 灰铸铁的牌号、性能及应用 169
5.2.4 灰铸铁的热处理 171
5.3 球墨铸铁 172
5.3.1 球墨铸铁的化学成分 172
5.3.2 球墨铸铁的组织特点 173
5.3.3 球墨铸铁的牌号、性能及应用 173
5.3.4 球墨铸铁的热处理 175
5.4 蠕墨铸铁 178
5.4.1 蠕墨铸铁的化学成分 178
5.4.2 蠕墨铸铁的组织特点 178
5.4.3 蠕墨铸铁的牌号、性能及应用 179
5.4.4 蠕墨铸铁的热处理 181
5.5 可锻铸铁 181
5.5.1 可锻铸铁的化学成分 182
5.5.2 可锻铸铁的组织特点 182
5.5.3 可锻铸铁的牌号、性能及应用 183
5.5.4 可锻铸铁的热处理 184
5.6 特殊性能铸铁 186
5.6.1 耐热铸铁 186
5.6.2 耐磨铸铁 186
5.6.3 耐蚀铸铁 187
习题 187
参考文献 188
第6章 有色金属及其合金 190
6.1 概述 190
6.2 铝及铝合金 191
6.2.1 工业纯铝 191
6.2.2 铝合金 192
6.3 铜及铜合金 199
6.3.1 工业纯铜 199
6.3.2 铜合金 200
6.4 钛及钛合金 207
6.4.1 工业纯钛 207
6.4.2 钛合金 207
6.5 镁及镁合金 210
6.5.1 工业纯镁 210
6.5.2 镁合金 211
习题 213
参考文献 214
第7章 高分子材料 215
7.1 概述 215
7.1.1 高分子材料的基本定义 215
7.1.2 高分子材料的合成 216
7.1.3 高分子材料的命名 216
7.1.4 高分子材料的分类 217
7.2 高分子材料的结构 218
7.2.1 高分子的链结构 218
7.2.2 高分子的聚集态结构 223
7.3 高分子材料的性能 224
7.3.1 力学性能 224
7.3.2 物理性能 225
7.3.3 化学性能 226
7.4 常用高分子材料 226
7.4.1 塑料 226
7.4.2 橡胶 230
7.4.3 纤维 233
习题 235
参考文献 236
第8章 陶瓷材料 238
8.1 概述 238
8.1.1 陶瓷材料的定义 238
8.1.2 陶瓷材料的分类 239
8.2 陶瓷的典型结构 239
8.2.1 离子晶体、共价晶体和非晶体 239
8.2.2 典型晶体结构 241
8.3 陶瓷材料的性能 244
8.3.1 陶瓷材料的力学性能 244
8.3.2 陶瓷材料的物理性能 245
8.3.3 陶瓷材料的化学性能 245
8.3.4 陶瓷材料的加工性能 245
8.4 常用工程结构陶瓷材料 246
8.4.1 氧化铝陶瓷 246
8.4.2 氧化锆陶瓷 246
8.4.3 碳化硅陶瓷 246
8.4.4 氮化硅陶瓷 246
8.4.5 金刚石与石墨 247
8.5 陶瓷材料的应用实例 248
8.5.1 陶瓷刀具 248
8.5.2 陶瓷轴承 248
8.5.3 陶瓷保护套管 249
习题 249
参考文献 250
第9章 复合材料 252
9.1 概述 252
9.1.1 复合材料的定义 252
9.1.2 复合材料的基体 253
9.1.3 复合材料的增强体 253
9.1.4 纤维增强复合材料的混合定律 258
9.1.5 复合材料的分类 259
9.1.6 复合材料的命名 260
9.2 金属基复合材料 260
9.2.1 金属基复合材料的定义 260
9.2.2 金属基复合材料的性能 260
9.2.3 金属基复合材料的应用 265
9.3 陶瓷基复合材料 266
9.3.1 陶瓷基复合材料的定义 266
9.3.2 陶瓷基复合材料的性能 266
9.3.3 陶瓷基复合材料的应用 270
9.4 聚合物基复合材料 271
9.4.1 聚合物基复合材料的定义 271
9.4.2 聚合物基复合材料的性能 272
9.4.3 聚合物基复合材料的应用 272
习题 273
参考文献 274
第10章 功能材料 277
10.1 概述 277
10.1.1 功能材料的定义 277
10.1.2 功能材料的分类 277
10.2 形状记忆合金 278
10.2.1 形状记忆合金概述 278
10.2.2 典型形状记忆合金 281
10.2.3 形状记忆合金的应用 283
10.3 压电材料 286
10.3.1 压电材料概述 286
10.3.2 典型压电材料 287
10.3.3 压电材料的应用 288
10.4 磁致伸缩材料 289
10.4.1 磁致伸缩材料概述 289
10.4.2 典型磁致伸缩材料 292
10.4.3 磁致伸缩材料的应用 294
习题 296
参考文献 297
第11章 生物医用材料 298
11.1 概述 298
11.1.1 生物医用材料的定义 298
11.1.2 生物医用材料的生物性能 298
11.1.3 生物医用材料的分类 299
11.2 生物医用金属材料 300
11.2.1 生物医用不锈钢 300
11.2.2 生物医用钴基合金 302
11.2.3 生物医用钛及钛合金 304
11.2.4 生物医用镍钛形状记忆合金 306
11.3 典型生物医用陶瓷材料 310
11.3.1 羟基磷灰石 311
11.3.2 磷酸三钙陶瓷 313
11.4 典型生物医用高分子材料 313
11.4.1 胶原蛋白 313
11.4.2 聚羟基乙酸（PGA） 315
11.4.3 聚乳酸（PLA） 315
11.4.4 聚己内酯（PCL） 316
11.5 生物医用材料典型应用实例 316
11.5.1 生物医用支架应用实例 316
11.5.2 骨折固定连接器件应用实例 321
11.5.3 人工关节应用实例 323
11.5.4 镍钛合金导丝应用实例 325
11.5.5 人工骨实例 325
11.5.6 人造血管实例 326
11.5.7 人工心脏瓣膜实例 327
11.5.8 全人工心脏实例 327
11.5.9 镍钛形状记忆合金牙齿矫形装置的应用实例 328
习题 330
参考文献 330
第12章 纳米材料 333
12.1 概述 333
12.2 纳米材料的定义和分类 333
12.3 纳米材料的特性 335
12.4 纳米陶瓷材料 336
12.5 纳米金属材料 337
12.6 碳纳米管 338
12.7 纳米材料的应用 339
习题 340
参考文献 341
第13章 材料的失效与防护 343
13.1 材料的失效与强韧化 343
13.1.1 常见的失效类型 343
13.1.2 材料的强化与韧化 348
13.2 材料的腐蚀与防护 351
13.2.1 电化学腐蚀的基本原理 352
13.2.2 材料耐腐蚀性能的评价方法 354
13.2.3 工程材料的腐蚀防护技术 362
习题 367
参考文献 368
第14章 材料分析方法简介 370
14.1 概述 370
14.2 光学显微分析 370
14.2.1 光学显微镜的发展历程 370
14.2.2 光学显微分析的方法和原理 371
14.2.3 光学显微分析试样的制备 374
14.2.4 光学显微分析在材料科学中的应用 378
14.3 电子显微分析 380
14.3.1 电子显微镜的构造和原理 380
14.3.2 电子显微分析样品的制备 381
14.3.3 透射电镜的应用 383
14.3.4 扫描电镜的应用 385
14.4 差示扫描量热分析 387
14.4.1 差示扫描量热分析的基本原理 387
14.4.2 差示扫描量热仪的应用 388
14.5 X射线衍射分析 390
14.5.1 X射线衍射分析的原理和方法 391
14.5.2 X射线衍射分析的应用 392
习题 395
参考文献 396
附录 各章专业英语词汇 398