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第1章　材料的性能1

1.1 材料的静态力学性能1

1.1.1　静态力学性能基本定义1

1.1.2　拉伸试验2

1.1.3　拉伸曲线3

1.1.4　静态力学性能指标4

1.2　材料的动态力学性能9

1.2.1 冲击韧性10

1.2.2　疲劳11

1.3　材料的高温力学性能11

1.4　材料的物理性能12

1.4.1 密度12

1.4.2　电学性能13

1.4.3　热学性能14

1.4.4　磁学性能15

1.4.5　光学性能16

1.5　材料的化学性能17

1.5.1 耐腐蚀性17

1.5.2　抗氧化性18

1.6　材料的工艺性能18

1.6.1　铸造性能18

1.6.2　锻造性能18

1.6.3　焊接性能18

1.6.4　切削加工性能19

1.6.5　热处理性能19

习题19

参考文献20

第2章　金属材料的结构及结晶21

2.1 金属的晶体结构21

2.1.1 晶体结构的基本概念21

2.1.2　常见的晶格类型22

2.1.3 晶体中的晶向指数和晶面指数26

2.1.4　晶体中的间隙29

2.1.5 单晶体的各向异性和多晶体的各向同性31

2.1.6　多晶型性31

2.2　合金相结构32

2.2.1 固溶体32

2.2.2　金属间化合物35

2.3　金属的晶体缺陷37

2.3.1 点缺陷37

2.3.2　线缺陷39

2.3.3　面缺陷41

2.4　纯金属的结晶44

2.4.1　金属结晶的宏观现象44

2.4.2　金属结晶的热力学条件45

2.4.3　金属结晶的基本过程46

2.4.4　晶粒大小的控制48

2.5 二元合金相图和合金的结晶49

2.5.1　二元合金相图的建立50

2.5.2　匀晶相图及其合金的结晶52

2.5.3　共晶相图及其合金的结晶54

2.5.4　包晶相图及其合金的结晶58

2.6　铁碳合金相图61

2.6.1　铁碳合金的组元及基本相61

2.6.2　Fe-Fe3C相图63

2.6.3　铁碳合金的平衡结晶过程及组织66

2.6.4　碳含量对铁碳合金平衡组织和性能的影响73

习题76

参考文献77

第3章 金属材料的组织性能控制78

3.1　金属的塑性变形78

3.1.1 金属塑性变形的本质78

3.1.2　塑性变形对金属材料组织性能的影响86

3.2　钢的热处理97

3.2.1　钢的热处理原理98

3.2.2　钢的普通热处理工艺110

3.2.3　钢的表面热处理工艺115

3.2.4　材料的表面处理技术简介118

习题119

参考文献120

第4章　工业用钢121

4.1　概述121

4.1.1 钢的分类121

4.1.2　钢的牌号123

4.2　结构钢128

4.2.1 工程结构钢128

4.2.2　机械制造结构钢132

4.3　工具钢141

4.3.1 刃具钢142

4.3.2　模具钢149

4.3.3　量具钢154

4.4　特殊性能钢155

4.4.1　不锈钢155

4.4.2　耐热钢159

4.4.3 耐磨钢163

习题164

参考文献164

第5章　铸铁166

5.1　铸铁的分类166

5.2　普通灰铸铁167

5.2.1　灰铸铁的化学成分167

5.2.2　灰铸铁的组织特点168

5.2.3　灰铸铁的牌号、性能及应用169

5.2.4　灰铸铁的热处理171

5.3　球墨铸铁172

5.3.1　球墨铸铁的化学成分172

5.3.2　球墨铸铁的组织特点173

5.3.3　球墨铸铁的牌号、性能及应用173

5.3.4　球墨铸铁的热处理175

5.4　蠕墨铸铁178

5.4.1　蠕墨铸铁的化学成分178

5.4.2　蠕墨铸铁的组织特点178

5.4.3　蠕墨铸铁的牌号、性能及应用179

5.4.4　蠕墨铸铁的热处理181

5.5　可锻铸铁181

5.5.1 可锻铸铁的化学成分182

5.5.2 可锻铸铁的组织特点182

5.5.3　可锻铸铁的牌号、性能及应用183

5.5.4 可锻铸铁的热处理184

5.6　特殊性能铸铁186

5.6.1　耐热铸铁186

5.6.2 耐磨铸铁186

5.6.3 耐蚀铸铁187

习题187

参考文献188

第6章　有色金属及其合金190

6.1　概述190

6.2　铝及铝合金191

6.2.1 工业纯铝191

6.2.2　铝合金192

6.3　铜及铜合金199

6.3.1 工业纯铜199

6.3.2　铜合金200

6.4　钛及钛合金207

6.4.1　工业纯钛207

6.4.2　钛合金207

6.5　镁及镁合金210

6.5.1　工业纯镁210

6.5.2　镁合金211

习题213

参考文献214

第7章　高分子材料215

7.1 概述215

7.1.1　高分子材料的基本定义215

7.1.2　高分子材料的合成216

7.1.3　高分子材料的命名216

7.1.4　高分子材料的分类217

7.2　高分子材料的结构218

7.2.1　高分子的链结构218

7.2.2　高分子的聚集态结构223

7.3 高分子材料的性能224

7.3.1 力学性能224

7.3.2　物理性能225

7.3.3　化学性能226

7.4　常用高分子材料226

7.4.1　塑料226

7.4.2　橡胶230

7.4.3　纤维233

习题235

参考文献236

第8章　陶瓷材料238

8.1 概述238

8.1.1　陶瓷材料的定义238

8.1.2　陶瓷材料的分类239

8.2　陶瓷的典型结构239

8.2.1　离子晶体、共价晶体和非晶体239

8.2.2　典型晶体结构241

8.3 陶瓷材料的性能244

8.3.1　陶瓷材料的力学性能244

8.3.2　陶瓷材料的物理性能245

8.3.3　陶瓷材料的化学性能245

8.3.4　陶瓷材料的加工性能245

8.4　常用工程结构陶瓷材料246

8.4.1　氧化铝陶瓷246

8.4.2　氧化锆陶瓷246

8.4.3　碳化硅陶瓷246

8.4.4　氮化硅陶瓷246

8.4.5　金刚石与石墨247

8.5　陶瓷材料的应用实例248

8.5.1 陶瓷刀具248

8.5.2　陶瓷轴承248

8.5.3　陶瓷保护套管249

习题249

参考文献250

第9章　复合材料252

9.1　概述252

9.1.1　复合材料的定义252

9.1.2　复合材料的基体253

9.1.3　复合材料的增强体253

9.1.4　纤维增强复合材料的混合定律258

9.1.5　复合材料的分类259

9.1.6　复合材料的命名260

9.2　金属基复合材料260

9.2.1　金属基复合材料的定义260

9.2.2　金属基复合材料的性能260

9.2.3　金属基复合材料的应用265

9.3　陶瓷基复合材料266

9.3.1 陶瓷基复合材料的定义266

9.3.2　陶瓷基复合材料的性能266

9.3.3　陶瓷基复合材料的应用270

9.4 聚合物基复合材料271

9.4.1 聚合物基复合材料的定义271

9.4.2　聚合物基复合材料的性能272

9.4.3　聚合物基复合材料的应用272

习题273

参考文献274

第10章　功能材料277

10.1 概述277

10.1.1　功能材料的定义277

10.1.2　功能材料的分类277

10.2　形状记忆合金278

10.2.1　形状记忆合金概述278

10.2.2　典型形状记忆合金281

10.2.3　形状记忆合金的应用283

10.3　压电材料286

10.3.1　压电材料概述286

10.3.2　典型压电材料287

10.3.3　压电材料的应用288

10.4　磁致伸缩材料289

10.4.1　磁致伸缩材料概述289

10.4.2　典型磁致伸缩材料292

10.4.3　磁致伸缩材料的应用294

习题296

参考文献297

第11章　生物医用材料298

11.1　概述298

11.1.1　生物医用材料的定义298

11.1.2　生物医用材料的生物性能298

11.1.3　生物医用材料的分类299

11.2　生物医用金属材料300

11.2.1　生物医用不锈钢300

11.2.2　生物医用钴基合金302

11.2.3　生物医用钛及钛合金304

11.2.4　生物医用镍钛形状记忆合金306

11.3　典型生物医用陶瓷材料310

11.3.1　羟基磷灰石311

11.3.2　磷酸三钙陶瓷313

11.4　典型生物医用高分子材料313

11.4.1 胶原蛋白313

11.4.2　聚羟基乙酸（PGA）315

11.4.3　聚乳酸（PLA）315

11.4.4　聚己内酯（PCL）316

11.5 生物医用材料典型应用实例316

11.5.1　生物医用支架应用实例316

11.5.2　骨折固定连接器件应用实例321

11.5.3　人工关节应用实例323

11.5.4　镍钛合金导丝应用实例325

11.5.5　人工骨实例325

11.5.6　人造血管实例326

11.5.7　人工心脏瓣膜实例327

11.5.8　全人工心脏实例327

11.5.9　镍钛形状记忆合金牙齿矫形装置的应用实例328

习题330

参考文献330

第12章　纳米材料333

12.1　概述333

12.2　纳米材料的定义和分类333

12.3 纳米材料的特性335

12.4　纳米陶瓷材料336

12.5　纳米金属材料337

12.6　碳纳米管338

12.7　纳米材料的应用339

习题340

参考文献341

第13章　材料的失效与防护343

13.1 材料的失效与强韧化343

13.1.1　常见的失效类型343

13.1.2　材料的强化与韧化348

13.2　材料的腐蚀与防护351

13.2.1 电化学腐蚀的基本原理352

13.2.2　材料耐腐蚀性能的评价方法354

13.2.3 工程材料的腐蚀防护技术362

习题367

参考文献368

第14章　材料分析方法简介370

14.1 概述370

14.2　光学显微分析370

14.2.1 光学显微镜的发展历程370

14.2.2　光学显微分析的方法和原理371

14.2.3　光学显微分析试样的制备374

14.2.4 光学显微分析在材料科学中的应用378

14.3　电子显微分析380

14.3.1　电子显微镜的构造和原理380

14.3.2　电子显微分析样品的制备381

14.3.3　透射电镜的应用383

14.3.4　扫描电镜的应用385

14.4　差示扫描量热分析387

14.4.1 差示扫描量热分析的基本原理387

14.4.2　差示扫描量热仪的应用388

14.5　X射线衍射分析390

14.5.1 X射线衍射分析的原理和方法391

14.5.2　X射线衍射分析的应用392

习题395

参考文献396

附录　各章专业英语词汇398