目錄
譯者序
前言
第1章 引言 1
1.1 材料的歷史回顧 1
1.2 材料科學(xué)與工程 1
1.3 為什么要學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程？ 3
1.4 材料的分類 4
1.5 先進(jìn)材料 9
1.6 現(xiàn)代材料的需求 11
第2章 原子結(jié)構(gòu)與鍵合 13
2.1 引言 13
2.2 基本概念 13
2.3 原子中的電子 14
2.4 元素周期表 21
2.5 結(jié)合能 24
2.6 主價(jià)鍵 26
2.7 次價(jià)鍵或范德瓦耳斯力 32
2.8 混合鍵 35
2.9 分子 36
2.10 鍵合類型與材料分類的關(guān)系 36
第3章 晶體學(xué)基礎(chǔ) 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 點(diǎn)坐標(biāo) 40
3.6 晶向 41
3.7 晶面 43
3.8 單晶 45
3.9 多晶材料 46
3.10 各向異性 47
3.11 非晶體 48
第4章 固體結(jié)構(gòu) 49
4.1 引言 49
4.2 面心立方晶體結(jié)構(gòu) 49
4.3 體心立方晶體結(jié)構(gòu) 51
4.4 六方密排晶體結(jié)構(gòu) 52
4.5 密度計(jì)算——金屬 52
4.6 離子晶體的幾何構(gòu)型 54
4.7 AX類型晶體結(jié)構(gòu) 56
4.8 AmXp型晶體結(jié)構(gòu) 57
4.9 AmBnXp型晶體結(jié)構(gòu) 58
4.10 密度計(jì)算——陶瓷 59
4.11 硅酸鹽陶瓷 59
4.12 碳 63
4.13 聚合物結(jié)晶度 64
4.14 多晶型性和同素異構(gòu) 66
4.15 原子排列 66
4.16 線密度與面密度 67
4.17 密排晶體結(jié)構(gòu) 69
第5章 高分子結(jié)構(gòu) 72
5.1 引言 72
5.2 碳?xì)浠�合�?72
5.3 聚合物分子 75
5.4 聚合物分子的化學(xué)性質(zhì) 75
5.5 分子量 79
5.6 分子鏈構(gòu)型 81
5.7 高分子鏈結(jié)構(gòu) 82
5.8 高分子構(gòu)型 83
5.9 熱塑性和熱固性聚合物 86
5.10 共聚物 87
5.11 高分子晶體 88
第6章 晶體缺陷 91
6.1 引言 91
6.2 空位和自間隙原子 91
6.3 陶瓷中的點(diǎn)缺陷 92
6.4 固體中的雜質(zhì) 95
6.5 高分子的點(diǎn)缺陷 98
6.6 組分的說明 99
6.7 位錯(cuò)——線缺陷 101
6.8 界面缺陷 104
6.9 體缺陷 107
6.10 原子振動(dòng) 107
第7章 擴(kuò)散 108
7.1 引言 108
7.2 擴(kuò)散機(jī)制 109
7.3 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 110
7.4 非穩(wěn)定態(tài)擴(kuò)散 112
7.5 影響擴(kuò)散的因素 114
7.6 半導(dǎo)體材料中的擴(kuò)散 116
7.7 其他擴(kuò)散方式 118
7.8 離子型和高分子材料中的擴(kuò)散 118
第8章 金屬的力學(xué)性質(zhì) 120
8.1 引言 120
8.2 應(yīng)力和應(yīng)變的概念 121
8.3 彈性變形 125
8.4 塑性變形 129
8.5 硬度 137
8.6 材料性質(zhì)的可變性 142
8.7 設(shè)計(jì)/安全因素 143
第9章 位錯(cuò)和強(qiáng)化機(jī)制 145
9.1 引言 145
9.2 基本概念 145
9.3 位錯(cuò)的特性 148
9.4 滑移系 149
9.5 單晶中的滑移 151
9.6 多晶材料的塑性變形 153
9.7 孿生變形 155
9.8 細(xì)晶強(qiáng)化 156
9.9 固溶強(qiáng)化 158
9.10 應(yīng)變強(qiáng)化 160
9.11 回復(fù) 162
9.12 再結(jié)晶 163
9.13 晶粒生長(zhǎng) 166
第10章 失效 169
10.1 引言 169
10.2 斷裂的基本原理 169
10.3 韌性斷裂 170
10.4 脆性斷裂 172
10.5 斷裂力學(xué)原理 174
10.6 斷裂韌性測(cè)試 179
10.7 循環(huán)應(yīng)力 184
10.8 S-N曲線 186
10.9 裂紋的形成與擴(kuò)展 189
10.10 影響疲勞壽命的因素 191
10.11 環(huán)境的影響 195
10.12 廣義蠕變行為 196
10.13 應(yīng)力和溫度的影響 197
10.14 數(shù)據(jù)外推法 199
10.15 耐高溫合金 199
第11章 相圖 201
11.1 引言 201
11.2 溶解度 201
11.3 相 202
11.4 微觀結(jié)構(gòu) 203
11.5 相平衡 203
11.6 單組分（或一元）相圖 204
11.7 二元?jiǎng)蚓�體系 205
11.8 相圖的解釋 206
11.9 勻晶合金微觀結(jié)構(gòu)的變化 210
11.10 勻晶合金的力學(xué)性能 212
11.11 二元共晶體系 212
11.12 共晶合金中微觀結(jié)構(gòu)的變化 215
11.13 具有中間相或化合物的平衡相圖 222
11.14 共析和包晶反應(yīng) 223
11.15 全等相變 225
11.16 陶瓷相圖和三元相圖 225
11.17 吉布斯相律 226
11.18 鐵-碳化鐵（Fe-Fe3C）相圖 228
11.19 鐵碳合金中微觀結(jié)構(gòu)的變化 230
11.20 其他合金元素的影響 237
第12章 相變 239
12.1 簡(jiǎn)介 239
12.2 基本概念 239
12.3 相變動(dòng)力學(xué) 240
12.4 穩(wěn)態(tài)與亞穩(wěn)態(tài) 249
12.5 等溫轉(zhuǎn)變相圖 250
12.6 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖 259
12.7 鐵碳合金的力學(xué)性能 262
12.8 回火馬氏體 267
12.9 鐵碳合金的相變和力學(xué)性質(zhì)小結(jié) 270
第13章 金屬的性質(zhì)及應(yīng)用 272
13.1 引言 272
13.2 鋼 272
13.3 鑄鐵 278
13.4 銅及其合金 285
13.5 鋁及其合金 287
13.6 鎂及其合金 290
13.7 鈦及其合金 291
13.8 難熔金屬 293
13.9 超合金 293
13.10 貴金屬 294
13.11 其他非鐵基合金 294
第14章 陶瓷的性質(zhì)及應(yīng)用 295
14.1 介紹 295
14.2 Al2O3-Cr2O3體系 295
14.3 MgO-Al2O3體系 296
14.4 ZrO2-CaO體系 297
14.5 SiO2-Al2O3體系 298
14.6 陶瓷的脆性斷裂 299
14.7 應(yīng)力-應(yīng)變行為 304
14.8 塑性變形機(jī)制 306
14.9 其他力學(xué)因素 307
14.10 玻璃 310
14.11 玻璃陶瓷 311
14.12 黏土產(chǎn)品 313
14.13 耐火材料 313
14.14 研磨劑 315
14.15 水泥 315
14.16 碳 316
14.17 先進(jìn)陶瓷 319
第15章 高分子的性質(zhì)及應(yīng)用 324
15.1 簡(jiǎn)介 324
15.2 應(yīng)力-應(yīng)變行為 324
15.3 宏觀變形 327
15.4 彈性變形 327
15.5 高分子的斷裂 332
15.6 其他力學(xué)性質(zhì) 333
15.7 半結(jié)晶高分子的變形 335
15.8 影響半結(jié)晶高分子力學(xué)性能的因素 337
15.9 彈性體變形 339
15.10 結(jié)晶化 342
15.11 熔融 343
15.12 玻璃化轉(zhuǎn)變 343
15.13 熔融和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 344
15.14 影響熔融和玻璃化轉(zhuǎn)化溫度的因素 345
15.15 塑料 347
15.16 彈性體 349
15.17 纖維 351
15.18 其他應(yīng)用 351
15.19 先進(jìn)高分子材料 353
第16章 復(fù)合材料 358
16.1 引言 358
16.2 大顆粒型復(fù)合材料 360
16.3 彌散強(qiáng)化型復(fù)合材料 364
16.4 纖維長(zhǎng)度的影響 365
16.5 纖維取向和濃度的影響 366
16.6 纖維相 372
16.7 基體相 373
16.8 高分子基體復(fù)合材料 374
16.9 金屬基體復(fù)合材料 377
16.10 陶瓷基體復(fù)合材料 379
16.11 碳-碳復(fù)合材料 380
16.12 混合復(fù)合材料 381
16.13 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備過程 381
16.14 層狀復(fù)合材料 384
16.15 夾層板 386
16.16 納米復(fù)合材料 388
第17章 工程材料的加工工藝 391
17.1 引言 391
17.2 成型操作 392
17.3 鑄造 393
17.4 其他技術(shù) 395
17.5 退火過程 396
17.6 鋼的熱處理 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 黏土產(chǎn)品的加工與制造 418
17.10 粉末壓制成型 422
17.11 流延成型 424
17.12 聚合作用 425
17.13 聚合物添加劑 427
17.14 塑料的成型技術(shù) 428
17.15 彈性體的制備 431
17.16 纖維和薄膜的制造 431
第18章 材料的腐蝕和降解 433
18.1 引言 433
18.2 電化學(xué)注意事項(xiàng) 433
18.3 腐蝕速率 440
18.4 腐蝕速率的預(yù)測(cè) 441
18.5 鈍化 447
18.6 環(huán)境影響 448
18.7 腐蝕方式 449
18.8 腐蝕環(huán)境 456
18.9 腐蝕防護(hù) 456
18.10 氧化 458
18.11 溶脹和溶解 462
18.12 鍵斷裂 463
18.13 風(fēng)化作用 465
第19章 電性能 466
19.1 引言 466
19.2 歐姆定律 466
19.3 電導(dǎo)率 467
19.4 電子和離子傳導(dǎo) 467
19.5 固體的能帶結(jié)構(gòu) 468
19.6 傳導(dǎo)帶和原子成健模型 470
19.7 電子遷移率 472
19.8 金屬的電阻率 473
19.9 合金的電性能 475
19.10 本征半導(dǎo)體 476
19.11 非本征半導(dǎo)體 478
19.12 載流子濃度與溫度的關(guān)系 481
19.13 影響載流子遷移率的因素 483
19.14 霍爾效應(yīng) 484
19.15 半導(dǎo)體器件 486
19.16 離子材料的導(dǎo)電性 493
19.17 聚合物的電性能 494
19.18 電容 495
19.19 場(chǎng)矢量和極化 497
19.20 極化的類型 499
19.21 頻率對(duì)介電常數(shù)的影響 501
19.22 介電強(qiáng)度 502
19.23 介電材料 502
19.24 鐵電性質(zhì) 502
19.25 壓電效應(yīng) 503
第20章 熱性能 505
20.1 引言 505
20.2 熱容 505
20.3 熱膨脹 508
20.4 熱傳導(dǎo) 510
20.5 熱應(yīng)力 512
第21章 磁性能 515
21.1 簡(jiǎn)介 515
21.2 基本概念 515
21.3 反鐵磁性和順磁性 519
21.4 鐵磁性 521
21.5 反鐵磁和鐵磁 521
21.6 溫度對(duì)磁性能的影響 524
21.7 磁疇和磁滯 525
21.8 磁各向異性 528
21.9 軟磁材料 530
21.10 硬磁材料 531
21.11 磁儲(chǔ)存 533
21.12 超導(dǎo) 536
第22章 光性能 540
22.1 簡(jiǎn)介 540
22.2 電磁輻射 540
22.3 光與固體的相互作用 542
22.4 原子和電子的相互作用 542
22.5 折射 545
22.6 反射 546
22.7 吸收 547
22.8 透過 549
22.9 顏色 550
22.10 不透明和半透明的絕緣體 552
22.11 發(fā)光 552
22.12 光電導(dǎo)性 553
22.13 激光 554
22.14 光纖通信 559
第23章 材料科學(xué)與工程中的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會(huì)問題 563
23.1 引言 563
23.2 組件設(shè)計(jì) 564
23.3 材料 564
23.4 生產(chǎn)技術(shù) 564
23.5 材料科學(xué)與工程中的材料回收利用問題 567