第1章 绪论 1
1.1 材料结构概述 1
1.1.1 原子的电子结构 1
1.1.2 原子的结合方式和结合键 2
1.1.3 各类材料的结合键特点 5
1.2 材料力学性能概述 6
1.3 研究内容 6
参考文献 8
第一编 金属材料 9
第2章 纯金属的晶体结构 9
2.1 晶体结构的一般知识 10
2.1.1 晶体结构的一些重要概念 10
2.1.2 晶体中晶面和晶向的表示方法 14
2.2 纯金属的典型晶体结构 17
参考文献 18
第3章 晶体缺陷 19
3.1 晶体缺陷概述 19
3.2 晶体中的点缺陷 19
3.2.1 点缺陷的基本类型 19
3.2.2 点缺陷的形成能及热平衡浓度 21
3.3 晶体中的位错 22
3.3.1 位错概念的引入 23
3.3.2 位错的基本类型及其几何特征 24
3.3.3 位错的普遍定义和伯格斯矢量 26
3.3.4 位错的应力场和应变能 29
3.3.5 位错的线张力 35
3.3.6 位错在外应力场中所受的力 36
3.3.7 平行位错间的相互作用力 38
3.3.8 位错与点缺陷间的相互作用 40
3.3.9 位错的运动 43
3.3.10 位错的增殖 48
3.3.11 位错的塞积 52
3.3.12 位错的交割 54
3.3.13 位错反应 56
3.3.14 实际晶体中的位错 57
3.3.15 位错对力学性能的影响 57
3.4 晶体中的面缺陷 58
3.4.1 晶体表面 58
3.4.2 晶界 58
3.4.3 相界 62
参考文献 62
第4章 合金的相结构和显微组织 64
4.1 合金概述 64
4.2 合金的相结构 64
4.2.1 固溶体 65
4.2.2 金属间化合物(中间相) 67
4.3 合金的显微组织和相图 69
4.3.1 相图概述 69
4.3.2 几种基本的二元合金相图 72
4.3.3 根据相图推断合金的性能 77
4.4 铁碳合金的显微组织和相图 78
4.4.1 铁碳合金的平衡相图和显微组织 78
4.4.2 钢的热处理原理 85
参考文献 96
第5章 金属材料常规力学性能 97
5.1 金属单向拉伸力学性能 97
5.1.1 金属单向拉伸应力-应变曲线 97
5.1.2 金属单向拉伸的力学性能指标 98
5.1.3 脆性材料的拉伸性能 100
5.2 金属扭转性能 101
5.2.1 等截面直圆柱试件在扭矩作用下的应力和应变 101
5.2.2 扭矩-扭角图和金属扭转性能指标 102
5.3 金属材料的抗弯强度 103
5.3.1 弯曲试验 103
5.3.2 脆性材料的抗弯强度 104
5.4 金属单向压缩的力学性能 104
5.4.1 塑性材料的应力-应变曲线及力学性能指标 104
5.4.2 低塑性和脆性材料的应力-应变曲线和力学性能指标 105
5.5 金属硬度 106
5.5.1 布氏硬度(HB) 106
5.5.2 洛氏硬度 107
5.5.3 维氏硬度 108
5.5.4 维氏显微硬度 109
5.6 金属材料的冲击韧性 109
参考文献 110
第6章 金属的弹性和塑性 111
6.1 金属弹性变形的物理基础 111
6.1.1 广义虎克定律 111
6.1.2 弹性变形的物理本质 113
6.2 金属塑性变形的物理基础 115
6.2.1 单晶体塑性变形机制 116
6.2.2 多晶体塑性变形的特征 123
6.3 金属的屈服 124
6.3.1 屈服现象 124
6.3.2 非均匀屈服 124
6.3.3 均匀屈服 127
6.3.4 连续屈服 128
6.3.5 影响金属屈服强度的因素 129
6.4 金属晶体的应变硬化(加工硬化) 130
参考文献 132
第7章 金属的断裂 133
7.1 金属断裂的基本类型和断口形貌 133
7.2 理论断裂强度和实际晶体的脆断强度 136
7.2.1 理论断裂强度 136
7.2.2 脆性断裂的Griffith理论和实际晶体的断裂强度 137
7.2.3 Griffith裂纹的形核机制 139
7.3 韧性(延性)断裂 142
7.4 脆性-韧性转变和影响材料断裂形式的基本因素 143
7.4.1 应力状态和应力状态柔度系数(软性系数) 143
7.4.2 温度和加载速率对断裂行为的影响 144
7.4.3 材料的微细观结构对断裂行为的影响 145
7.5 断裂韧性和裂纹开裂的宏观准则 146
7.5.1 三种基本断裂模型 147
7.5.2 裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子 147
7.5.3 断裂韧性和裂纹失稳扩展判据 150
参考文献 152
第8章 金属疲劳 153
8.1 疲劳特征 153
8.2 金属疲劳的有关概念：循环应力和疲劳寿命 154
8.3 金属疲劳性能 155
8.3.1 应力疲劳性能 155
8.3.2 应变疲劳(低周疲劳)性能 158
8.4 疲劳裂纹的形成和扩展机制 161
8.4.1 疲劳裂纹的形成 161
8.4.2 疲劳裂纹的扩展(疲劳条纹、Paris定律和疲劳门槛值) 163
8.4.3 疲劳裂纹的闭合 166
8.5 累积损伤理论和疲劳寿命估算 167
参考文献 170
第9章 金属的高温力学性能和低温力学性能 171
9.1 金属的高温力学性能 171
9.1.1 金属的高温蠕变 171
9.1.2 蠕变断裂和蠕变断裂机制 174
9.2 金属的低温脆性 176
参考文献 177
第二篇 非金属材料 178
第10章 高分子材料 178
10.1 高聚物的结构和分子运动特点 178
10.1.1 高分子链的结构 179
10.1.2 高分子的聚集态结构 183
10.1.3 高聚物分子运动的特点 184
10.2 高聚物的力学状态和转变 186
10.2.1 线型无定型高聚物的三种力学状态及二种转变 186
10.2.2 结晶性高聚物的力学状态和转变 187
10.2.3 交联高聚物的力学状态及转变 188
10.2.4 高聚物的次级转变 188
10.3 高聚物的力学性能 188
10.3.1 高聚物力学性能概述 189
10.3.2 高聚物的高弹性 190
10.3.3 高聚物的粘弹性 196
10.3.4 高聚物的屈服和塑性变形 208
10.3.5 高聚物的银纹现象 213
参考文献 213
第11章 陶瓷材料 215
11.1 陶瓷材料概述 215
11.2 陶瓷材料的物质结构和显微组织 215
11.2.1 陶瓷的晶体相 216
11.2.2 陶瓷的玻璃相和气相 219
11.3 陶瓷材料的力学性能 220
11.3.1 陶瓷材料的弹性 220
11.3.2 常温下陶瓷材料的塑性和脆性 222
11.3.3 陶瓷材料的脆性断裂与强度 224
11.3.4 陶瓷材料的脆性及其改善 226
11.3.5 陶瓷材料的高温蠕变 228
参考文献 230
第12章 复合材料的力学性能 231
12.1 复合材料概述 231
12.1.1 复合材料的定义及分类 231
12.1.2 复合材料的力学特点 232
12.1.3 复合材料的增强材料和基体材料 233
12.1.4 研究内容 236
12.2 单向连续纤维增强复合材料的力学性能 236
12.2.1 单向复合材料的弹性性能 237
12.2.2 平面应力下单向复合材料的强度和破坏准则 241
12.3 单向连续纤维增强复合材料力学性能的细观分析 245
12.3.1 单向复合材料的应力和应变 245
12.3.2 单向复合材料的工程常数 246
12.3.3 单向复合材料的强度 249
参考文献 252
第三篇 新材料 253
第13章 纳米材料 253
13.1 纳米材料概述 253
13.2 纳米结构材料的基本单元 255
13.3 纳米微粒的基本物理效应 256
13.4 纳米固体材料的微结构和力学性能 258
13.4.1 纳米固体的分类及其基本构成 258
13.4.2 纳米固体材料的力学性能 260
13.5 纳米复合材料的结构与力学性能 264
参考文献 265
附录 266