本书兼顾材料科学与工程学科中“材料科学”与“材料工程”两个分支学科，全面介绍了金属材料、陶瓷材料、聚合物材料以及复合材料的结构与性能，在此基础上介绍材料的设计和制造。同时也对材料的功能特性进行了详细的描述。本书共23章，包括原子结构与键合、晶体学基础、固体结构、高分子结构、晶体缺陷、扩散、金属的力学性质、位错和强化机制、失效、相图、相变、金属的性质及应用、陶瓷的性质及应用、高分子的性质及应用、复合材料、工程材料的加工工艺、材料的腐蚀与降解、电性能、热性能、磁性能、光性能等。
样章试读
目录
- 目录
译者序
前言
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
京公网安备 11010102004214号