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目录 1

第1章 绪论 1

1.1　元素、物质、材料 1

1.2　材料对人类文明进步的意义 2

1.2.1　材料与人类的日常生活 2

1.2.2　材料与新技术革命 3

1.2.3　材料与国防现代化 6

1.3　怎样得到新材料 7

1.4　材料科学与工程基本要素 8

基本概念 10

思考题 10

作业 10

第2章　材料的微观世界 11

2.1 固体原子间的相互作用和材料分类 11

2.1.1　元素周期表及电负性 11

2.1.2　原子结合能与结合力 12

2.1.3　化学键 13

2.1.4　材料分类 18

2.2 固体中原子的排列 20

2.2.1 晶体结构 20

2.2.2　准晶、非晶、液晶结构 33

2.2.3 晶体缺陷 36

2.3　相与组织 44

2.3.1　相与组织的定义 44

2.3.2　相的分类 46

2.3.3　相图 47

2.4　固体中的电子 54

2.4.1　单个原子的电子分布 54

2.4.2　晶体中的电子 55

2.4.3　导体、半导体和绝缘体 56

2.5　小结 57

基本概念 58

思考题 58

课堂讨论题 58

作业 59

第3章　结构材料的组织结构与性能的关系 60

3.1　材料在承载时发生的变化 61

3.1.1　弹性、塑性、强度、韧性 61

3.1.2　硬度 63

3.1.3　断裂韧性 64

3.2　金属材料 66

3.2.1　金属材料在国民经济中的作用 66

3.2.2　金属材料的强化方式 66

3.2.3　金属材料的热处理 74

3.2.4　新金属材料 81

3.3　无机非金属材料 93

3.3.1　结构陶瓷 93

3.3.2　水泥 99

3.3.3　玻璃 100

3.4　有机高分子材料 101

3.4.1　有关高分子材料的一些基本概念 102

3.4.2　高分子材料的合成反应 104

3.4.3　高分子化合物的命名 105

3.4.4　高分子化合物的结构 106

3.4.5　温度对高聚物力学状态的影响 112

3.4.6　高分子材料的性能与结构 114

3.4.7　常用塑料 117

3.5　复合材料 123

3.5.1　概述 123

3.5.2　复合材料复合原理 126

3.5.3　增强材料 129

3.5.4　典型的复合材料及应用 136

基本概念 144

思考题 145

课堂讨论题 146

作业 146

第4章　功能材料的组织结构与性能的关系 148

4.1　功能材料性能简介 148

4.2.1　材料电性能的表征 150

4.2 电性能与微观结构的关系 150

4.2.2　电导的微观机制 151

4.2.3　电导体功能材料 154

4.2.4 半导体材料 160

4.2.5　超导材料 161

4.2.6　无机材料的介电性能 165

4.3　光性能与微观结构的关系 169

4.3.1　材料的光学性能 169

4.3.2　光学性能的本质 171

4.3.3　各种材料的光学性质 171

4.3.4　光功能材料 175

4.4　磁性能与微观结构的关系 183

4.4.1　物质磁性的表征 183

4.4.2　磁性分类 183

4.4.3　磁性的本质 184

4.4.4　铁磁材料的磁滞现象 187

4.4.5　磁性材料 188

基本概念 196

思考题 197

课堂讨论题 197

作业 197

第5章　材料工艺 198

5.1　材料工艺概述 198

5.1.1　材料工艺的重要性 198

5.1.2　材料工艺的创新途径 199

5.1.3　材料工艺的经济性、稳定性和环境兼容性 200

5.2　材料的生产工艺 201

5.2.1　金属材料 201

5.2.2 陶瓷材料 205

5.2.3 高分子材料 210

5.2.4　单晶材料 211

5.3　材料的加工工艺 213

5.3.1　金属材料的加工工艺 213

5.3.2　塑料和橡胶的加工工艺 220

5.3.3　复合材料的加工工艺 224

5.4　材料工艺性能的表征 225

5.4.1　直接实验法 226

5.4.2　相关法 226

5.5　新工艺新技术 227

5.5.1　表面改性 227

5.5.2　金属雾化喷射沉积 229

5.5.3　金属半固态加工 231

5.5.4 自蔓延高温合成技术 232

基本概念 234

思考题 234

作业 234

第6章　零件失效分析与选材原则 235

6.1　产品、工程的质量与材料 235

6.2　失效分析及其重要性 236

6.3　选材原则及方法 237

6.3.1　选材原则 238

6.3.2　选材方法 241

6.4　零件失效分析 246

6.4.1　失效过程及产生失效原因的特点 246

6.4.2　失效分析的正确思路 247

6.4.3　断裂失效 248

6.4.4　磨损失效 253

6.4.5　环境介质作用下的失效 254

6.4.6　金属失效的预防 260

思考题 261

基本概念 261

课堂讨论题 262

作业 262

附录 263

附录一　物理学基本常数 263

附录二　国际单位制（SI）单位 264

附录三　常用材料的力学性能 265

附录四 常用工程材料的物理性能（20℃） 267

参考文献 269