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目录1

第1章绪论1

1.1材料科学的范畴及任务1

6.4.2金属材料的疲劳 313

1.2材料的类别3

1.3材料结构与性能4

1.4材料工艺及其与结构和性能的关系6

参考文献8

2.1金属材料10

2.1.1黑色金属10

第2章材料概述10

2.1.1.1铁及碳钢11

2.1.1.2合金钢12

2.1.2有色金属13

2.2无机材料14

2.2.1分类16

2.2.2陶瓷16

2.2.3玻璃17

2.3 高分子材料20

2.3.1命名及分类21

2.3.2高分子合成反应26

2.3.3塑料28

2.3.3.1塑料的组分及其作用30

2.3.3.2热塑性塑料34

2.3.3.3热固性塑料41

2.3.4橡胶42

2.3.4.1天然橡胶44

2.3.4.2合成橡胶44

2.3.5纤维47

2.3.5.1天然纤维和人造纤维49

2.3.5.2合成纤维51

2.3.6胶粘剂及涂料55

2.3.6.1胶粘剂55

2.3.6.2涂料58

2.4复合材料61

2.4.1基本概念和分类61

2.4.2纤维增强复合材料64

参考文献66

第3章材料结构67

3.1原子结构、结合键及原子排列67

3.2.1 晶体结构的基本概念71

3.2 晶体结构71

3.2.2金属晶体结构76

3.2.2.1纯金属晶体结构76

3.2.2.2合金相晶体结构79

3.2.3共价键晶体及离子键晶体结构83

3.2.3.1共价键晶体结构83

3.2.3.2离子晶体结构83

3.2.3.3硅酸盐的晶体结构92

3.2.3.4二氧化硅的晶体结构96

3.2.4聚合物晶体结构97

3.2.4.1大分子的结构与形态98

3.2.4.2聚合物聚集态及晶体结构103

3.2.5多晶态及晶体缺陷108

3.2.5.1多晶态108

3.2.5.2缺陷109

3.3非晶态结构116

3.3.1非晶态及其特征116

3.3.2玻璃及玻璃化转变119

3.3.3非晶态聚合物材料120

3.3.3.1聚合物的非晶态结构120

3.3.3.2聚合物分子运动及物理态121

3.3.4非晶态合金128

3.4材料的显微组织130

3.4.1分析仪器和基本方法130

3.4.2显微组织的组成单元类型与性状134

参考文献141

4.1材料相态变化的基本类型及特点143

4.1.1.1按热力学函数分类143

4.1.1相态变化的基本类型143

第4章相态及其变化143

4.1.1.2按相变动力学特征分类144

4.1.2松弛过程及其特点145

4.1.2.1松弛过程145

4.1.2.2 时——温的相互转化147

4.1.3相态转变的热力学及动力学147

4.2凝固过程148

4.2.1成核过程148

4.2.1.1均质成核148

4.2.1.2非均质成核152

4.2.1.3成核率154

4.2.2晶体长大155

4.2.2.1晶体长大机理157

4.2.2.2晶体的生长形态158

4.2.3多组分体系的凝固161

4.2.4凝固条件对铸锭组织结构的影响162

4.2.4.1铸锭组织结构162

4.2.4.2缩孔与疏松164

4.2.5界面能对晶体组织与形态影响165

4.3固态相变166

4.3.1固态相转变的特点167

4.3.2固体中的原子扩散167

4.3.2.1扩散机理168

4.3.2.2稳态扩散168

4.3.2.3非稳态扩散169

4.3.3固态相变的成核及其长大170

4.3.3.1成核170

4.3.3.2长大171

4.3.4相变速率172

4.4相图173

4.4.1相律及相图的建立173

4.4.1.1相律173

4.4.1.2相图的建立175

4.4.2单元系相图177

4.4.3二元相图177

4.4.3.1 匀晶相图177

4.4.3.2共晶和共析相图184

4.4.3.3包晶与包析相图187

4.4.3.4二元相图中其它三相平衡反应189

4.4.3.5形成化合物或中间相的二元相图190

4.4.3.6二元相图的一些基本规律191

4.4.3.7铁碳相图193

4.4.3.8碳钢的凝固过程及其显微结构特点195

4.4.4三元相图197

4.4.4.1成分三角形（组成三角形）198

4.4.4.2两相平衡时的组成和杠杆定理198

4.4.4.3三相平衡时的组成及重心法则199

4.4.4.4三元相图表示法200

4.5金属热处理205

4.5.1碳钢的淬火205

4.5.2奥氏体的等温分解208

4.5.3共析钢的连续冷却转变211

4.5.5碳钢的回火213

4.5.4碳钢的退火和正火213

4.5.6分级淬火和等温淬火215

4.5.7沉淀硬化217

参考文献221

第5章材料工艺222

5.1生产工艺222

5.1.1金属材料生产工艺222

5.1.1.1火法冶金223

5.1.1.2湿法冶金231

5.1.1.3电冶金232

5.1.2陶瓷材料生产工艺233

5.1.2.1原料制备233

5.1.2.2成型与烧结235

5.1.3单晶材料的制备237

5.1.2.3焙融固化237

5.1.4高分子材料生产238

5.2.1.1铸造239

5.2成型及加工工艺239

5.2.1金属材料的成型与加工239

5.2.1.2粉末冶金242

5.2.1.3金属加工工艺242

5.2.1.4金属的超塑性成型加工245

5.2.1.5切削加工245

5.2.1.6焊接247

5.2.1.7表面改性253

5.2.2高分子材料的成型加工255

5.2.2.1塑料的成型加工255

5.2.2.2橡胶的成型加工261

5.2.2.3纤维加工262

5.2.2.4复合材料的成型工艺267

参考文献269

第6章材料的力学性能270

6.1力学性能的基本物理量270

6.1.1应力与应变270

6.1.2弹性模量273

6.1.3硬度275

6.1.4强度276

6.2弹性形变279

6.2.1两类弹性279

6.2.2高弹形变280

6.2.3粘弹性形变283

6.3塑性形变286

6.3.1金属材料的低温塑性形变287

6.3.1.1金属单晶体的塑性变形287

6.3.1.2多晶体和合金的塑性形变297

6.3.1.3塑性形变对显微组织及性能的影响299

6.3.1.4屈服及屈服强度302

6.3.1.5加工硬化（应变硬化）304

6.3.2冷变形金属材料的回复和再结晶305

6.3.2.1回复306

6.3.2.2再结晶及晶粒长大307

6.3.2.3动态回复与动态再结晶308

6.4金属材料的断裂、疲劳、蠕变及持久强度311

6.4.1金属的断裂311

6.4.3金属材料的蠕变和持久强度314

6.5陶瓷材料力学性能特点316

6.5.1力学性能特点316

6.5.2影响陶瓷材料强度的因素318

6.6高分子材料的力学特征319

6.6.1高分子材料的力学屈服319

6.6.2力学强度324

6.6.3摩擦与磨耗327

6.6.4疲劳强度329

6.7材料的强化机制与方法330

6.7.1提高材料的刚度330

6.7.2.2细晶强化331

6.7.2提高材料的屈服强度331

6.7.2.1冷变形强化（应变硬化）331

6.7.2.3固溶强化332

6.7.2.4多相强化332

6.7.2.5分散强化333

6.7.2.6马氏体强化333

6.7.3提高断裂强度333

6.7.4提高韧性335

6.7.4.1陶瓷的增韧335

6.7.4.2橡胶增韧塑料336

参考文献344

第7章材料的物理性能345

7.1材料的电性能345

7.1.1导电性能的能带理论345

7.1.2金属材料的电阻348

7.1.3绝缘体350

7.1.4半导体354

7.1.5材料的其它电性能363

7.2材料的磁性能366

7.2.1几个基本物理量和基本概念366

7.2.2抗磁性和顺磁性368

7.2.3铁磁性370

7.2.4反铁磁性和亚铁磁性371

7.2.5温度对磁性的影响373

7.2.6磁化与退磁化373

7.2.7磁性材料377

7.3材料的热性能380

7.3.1热容380

7.3.2热膨胀384

7.3.3热传导385

7.3.4热应力387

7.4材料的光学性能389

7.4.1光与固体的相互作用390

7.4.3非金属材料的光学性能391

7.4.2金属的光学性能391

7.4.4其它光学现象和光学材料397

参考文献403

第8章材料的化学损伤及其防护404

8.1金属材料的腐蚀404

8.1.1金属材料的水溶液腐蚀405

8.1.1.1金属材料水溶液腐蚀的电化学本质405

8.1.1.2原电池腐蚀408

8.1.1.3钝化412

8.1.1.4极化与腐蚀速度414

8.1.2局部腐蚀416

8.1.2.1 电偶腐蚀416

8.1.2.2孔蚀416

8.1.2.3缝隙腐蚀417

8.1.2.4晶界腐蚀418

8.1.2.5应力腐蚀破裂与磨损腐蚀420

8.1.2.6选择性腐蚀422

8.1.2.7腐蚀疲劳423

8.1.3金属材料的氧化腐蚀424

8.1.4金属材料耐蚀性的表征426

8.2腐蚀的控制与防护428

8.2.1合理选材合理设计428

8.2.2表面保护429

8.2.3环境控制430

8.2.4电化学保护430

8.3陶瓷材料的耐蚀性能432

8.4高分子材料的化学性能及老化433

8.4.1溶解性和渗透性434

8.4.2力化学性能和环境应力开裂438

8.4.2.1力化学性能438

8.4.2.2环境应力开裂442

8.4.3 高分子材料的燃烧特性443

8.4.4 高分子材料的老化447

参考文献449

第9章材料科学进展450

9.1概述450

9.1.1新型材料及其特点450

9.1.2新型材料发展的重点和趋势451

9.1.3基础研究及新技术的应用471

9.2陶瓷材料的进展476

9.2.1精细陶瓷的主要应用领域及性能特征476

9.2.2研究与发展方向477

9.3金属材料进展478

9.3.1金属材料的发展趋势479

9.3.2采用新技术和新工艺490

9.3.3基础理论493

9.4 高分子材料进展496

9.4.1液晶高分子497

9.4.2聚合物共混物509

9.4.3功能高分子519

参考文献547