第1章 引言 1
1.1材料的历史回顾 1
1.2材料科学与工程 1
1.3为什么要学习材料科学与工程？ 3
1.4材料的分类 4
1.5先进材料 9
1.6现代材料的需求 11
第2章 原子结构与键合 13
2.1引言 13
2.2基本概念 13
2.3原子中的电子 14
2.4元素周期表 21
2.5结合能 24
2.6主价键 26
2.7次价键或范德瓦耳斯力 32
2.8混合键 35
2.9分子 36
2.10键合类型与材料分类的关系 36
第3章 晶体学基础 37
3.1引言 37
3.2基本概念 37
3.3晶胞 38
3.4晶系 38
3.5点坐标 40
3.6晶向 41
3.7晶面 43
3.8单晶 45
3.9多晶材料 46
3.10各向异性 47
3.11非晶体 48
第4章 固体结构 49
4.1引言 49
4.2面心立方晶体结构 49
4.3体心立方晶体结构 51
4.4六方密排晶体结构 52
4.5密度计算——金属 52
4.6离子晶体的几何构型 54
4.7 AX类型晶体结构 56
4.8 AmXp型晶体结构 57
4.9 AmBnXp型晶体结构 58
4.10密度计算——陶瓷 59
4.11硅酸盐陶瓷 59
4.12碳 63
4.13聚合物结晶度 64
4.14多晶型性和同素异构 66
4.15原子排列 66
4.16线密度与面密度 67
4.17密排晶体结构 69
第5章 高分子结构 72
5.1引言 72
5.2碳氢化合物 72
5.3聚合物分子 75
5.4聚合物分子的化学性质 75
5.5分子量 79
5.6分子链构型 81
5.7高分子链结构 82
5.8高分子构型 83
5.9热塑性和热固性聚合物 86
5.10共聚物 87
5.11高分子晶体 88
第6章 晶体缺陷 91
6.1引言 91
6.2空位和自间隙原子 91
6.3陶瓷中的点缺陷 92
6.4固体中的杂质 95
6.5高分子的点缺陷 98
6.6组分的说明 99
6.7位错——线缺陷 101
6.8界面缺陷 104
6.9体缺陷 107
6.10原子振动 107
第7章 扩散 108
7.1引言 108
7.2扩散机制 109
7.3稳态扩散 110
7.4非稳定态扩散 112
7.5影响扩散的因素 114
7.6半导体材料中的扩散 116
7.7其他扩散方式 118
7.8离子型和高分子材料中的扩散 118
第8章 金属的力学性质 120
8.1引言 120
8.2应力和应变的概念 121
8.3弹性变形 125
8.4 塑性变形 129
8.5硬度 137
8.6材料性质的可变性 142
8.7设计/安全因素 143
第9章 位错和强化机制 145
9.1引言 145
9.2基本概念 145
9.3位错的特性 148
9.4滑移系 149
9.5单晶中的滑移 151
9.6多晶材料的塑性变形 153
9.7孪生变形 155
9.8细晶强化 156
9.9固溶强化 158
9.10应变强化 160
9.11回复 162
9.12再结晶 163
9.13晶粒生长 166
第10章 失效 169
10.1引言 169
10.2断裂的基本原理 169
10.3韧性断裂 170
10.4脆性断裂 172
10.5断裂力学原理 174
10.6断裂韧性测试 179
10.7循环应力 184
10.8 S-N曲线 186
10.9裂纹的形成与扩展 189
10.10影响疲劳寿命的因素 191
10.11环境的影响 195
10.12广义蠕变行为 196
10.13应力和温度的影响 197
10.14数据外推法 199
10.15耐高温合金 199
第11章 相图 201
11.1引言 201
11.2溶解度 201
11.3相 202
11.4微观结构 203
11.5相平衡 203
11.6单组分（或一元）相图 204
11.7二元匀晶体系 205
11.8相图的解释 206
11.9匀晶合金微观结构的变化 210
11.10匀晶合金的力学性能 212
11.11二元共晶体系 212
11.12共晶合金中微观结构的变化 215
11.13具有中间相或化合物的平衡相图 222
11.14共析和包晶反应 223
11.15全等相变 225
11.16陶瓷相图和三元相图 225
11.17吉布斯相律 226
11.18铁-碳化铁（Fe-Fe3C）相图 228
11.19铁碳合金中微观结构的变化 230
11.20其他合金元素的影响 237
第12章 相变 239
12.1简介 239
12.2基本概念 239
12.3相变动力学 240
12.4稳态与亚稳态 249
12.5等温转变相图 250
12.6连续冷却转变图 259
12.7铁碳合金的力学性能 262
12.8回火马氏体 267
12.9铁碳合金的相变和力学性质小结 270
第13章 金属的性质及应用 272
13.1引言 272
13.2钢 272
13.3铸铁 278
13.4铜及其合金 285
13.5铝及其合金 287
13.6镁及其合金 290
13.7钛及其合金 291
13.8难熔金属 293
13.9超合金 293
13.10贵金属 294
13.11其他非铁基合金 294
第14章 陶瓷的性质及应用 295
14.1介绍 295
14.2 Al2O3-Cr2O3体系 295
14.3 MgO-Al2O3体系 296
14.4 ZrO2-CaO体系 297
14.5 SiO2-Al2O3体系 298
14.6陶瓷的脆性断裂 299
14.7应力-应变行为 304
14.8塑性变形机制 306
14.9其他力学因素 307
14.10玻璃 310
14.11玻璃陶瓷 311
14.12黏土产品 313
14.13耐火材料 313
14.14研磨剂 315
14.15水泥 315
14.16碳 316
14.17先进陶瓷 319
第15章 高分子的性质及应用 324
15.1简介 324
15.2应力-应变行为 324
15.3宏观变形 327
15.4弹性变形 327
15.5高分子的断裂 332
15.6其他力学性质 333
15.7半结晶高分子的变形 335
15.8影响半结晶高分子力学性能的因素 337
15.9弹性体变形 339
15.10结晶化 342
15.11熔融 343
15.12玻璃化转变 343
15.13熔融和玻璃化转变温度 344
15.14影响熔融和玻璃化转化温度的因素 345
15.15塑料 347
15.16弹性体 349
15.17纤维 351
15.18其他应用 351
15.19先进高分子材料 353
第16章 复合材料 358
16.1引言 358
16.2大颗粒型复合材料 360
16.3弥散强化型复合材料 364
16.4纤维长度的影响 365
16.5纤维取向和浓度的影响 366
16.6纤维相 372
16.7基体相 373
16.8高分子基体复合材料 374
16.9金属基体复合材料 377
16.10陶瓷基体复合材料 379
16.11碳-碳复合材料 380
16.12混合复合材料 381
16.13纤维增强复合材料的制备过程 381
16.14层状复合材料 384
16.15夹层板 386
16.16纳米复合材料 388
第17章 工程材料的加工工艺 391
17.1引言 391
17.2成型操作 392
17.3铸造 393
17.4其他技术 395
17.5退火过程 396
17.6钢的热处理 398
17.7沉淀硬化 407
17.8玻璃和玻璃陶瓷的制作和加工 413
17.9黏土产品的加工与制造 418
17.10粉末压制成型 422
17.11流延成型 424
17.12聚合作用 425
17.13聚合物添加剂 427
17.14塑料的成型技术 428
17.15弹性体的制备 431
17.16纤维和薄膜的制造 431
第18章 材料的腐蚀和降解 433
18.1引言 433
18.2电化学注意事项 433
18.3腐蚀速率 440
18.4腐蚀速率的预测 441
18.5钝化 447
18.6环境影响 448
18.7腐蚀方式 449
18.8腐蚀环境 456
18.9腐蚀防护 456
18.10氧化 458
18.11溶胀和溶解 462
18.12键断裂 463
18.13风化作用 465
第19章 电性能 466
19.1引言 466
19.2欧姆定律 466
19.3电导率 467
19.4电子和离子传导 467
19.5固体的能带结构 468
19.6传导带和原子成健模型 470
19.7电子迁移率 472
19.8金属的电阻率 473
19.9合金的电性能 475
19.10本征半导体 476
19.11非本征半导体 478
19.12载流子浓度与温度的关系 481
19.13影响载流子迁移率的因素 483
19.14霍尔效应 484
19.15半导体器件 486
19.16离子材料的导电性 493
19.17聚合物的电性能 494
19.18电容 495
19.19场矢量和极化 497
19.20极化的类型 499
19.21频率对介电常数的影响 501
19.22介电强度 502
19.23介电材料 502
19.24铁电性质 502
19.25压电效应 503
第20章 热性能 505
20.1引言 505
20.2热容 505
20.3热膨胀 508
20.4热传导 510
20.5热应力 512
第21章 磁性能 515
21.1简介 515
21.2基本概念 515
21.3反铁磁性和顺磁性 519
21.4铁磁性 521
21.5反铁磁和铁磁 521
21.6温度对磁性能的影响 524
21.7磁畴和磁滞 525
21.8磁各向异性 528
21.9软磁材料 530
21.10硬磁材料 531
21.11磁储存 533
21.12超导 536
第22章 光性能 540
22.1简介 540
22.2电磁辐射 540
22.3光与固体的相互作用 542
22.4原子和电子的相互作用 542
22.5折射 545
22.6反射 546
22.7吸收 547
22.8透过 549
22.9颜色 550
22.10不透明和半透明的绝缘体 552
22.11发光 552
22.12光电导性 553
22.13激光 554
22.14光纤通信 559
第23章 材料科学与工程中的经济、环境与社会问题 563
23.1引言 563
23.2组件设计 564
23.3材料 564
23.4生产技术 564
23.5材料科学与工程中的材料回收利用问题 567