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绪论1

0.1 材料及材料科学的发展1

0.2 工程材料及其分类2

0.3 材料科学在机械工程中的地位和作用3

0.4 工程材料课程的基本任务、学习内容、目的与方法4

1　材料力学性能6

1.1 材料的静载力学性能6

1.1.1 材料承受静拉伸时的力学性能指标6

1.1.2　硬度10

1.2.1 冲击韧性12

1.2 材料的动载力学性能12

1.2.2 疲劳强度14

1.3 材料的断裂韧度14

1.4 材料的高、低温力学性能15

1.4.1 高温力学性能15

1.4.2 低温力学性能16

1.5 材料的磨损性能17

习题17

2　材料结构19

2.1 材料中的原子键合方式19

2.1.1 金属键19

2.1.2 离子键19

2.1.4 分子键20

2.1.3 共价键20

2.2 金属晶体结构21

2.2.1 有关晶体结构的基本概念21

2.2.2 典型的金属晶体结构21

2.2.3 实际金属的结构23

2.3　合金相结构25

2.3.1 固溶体25

2.3.2　金属化合物26

2.4　金属表面结构27

2.4.1 金属表面的类型27

2.4.2 金属表面的组织形貌27

2.5 高分子化合物的结构28

2.5.1 大分子链结构29

2.5.2 高分子化合物的聚集态结构30

2.6 陶瓷材料的组织结构30

习题31

3　材料相变基础知识32

3.1 纯金属的结晶32

3.1.1 结晶的概念及条件32

3.1.2 结晶过程33

3.1.3 结晶晶粒大小及控制34

3.1.4 晶体的同素异构35

3.2 二元合金相图35

3.2.1 合金相图的建立36

3.2.2 二元合金相图的基本类型37

3.2.3 相图与合金性能的关系42

3.3　铁碳合金相图44

3.3.1　铁碳合金中的基本相44

3.3.2　铁碳合金相图分析45

3.3.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系50

3.3.4 铁碳相图的应用简介53

3.4 钢的固态相变54

3.4.1 钢在加热时的转变55

3.4.2 钢在冷却时的转变57

习题67

4.1 钢的热处理69

4　材料的改性69

4.1.1 钢的整体热处理工艺70

4.1.2 钢的表面淬火和化学热处理81

4.1.3　先进热处理技术87

4.1.4　热处理常见缺陷91

4.1.5 热处理零件的技术要求94

4.2 金属材料的固溶处理和时效强化95

4.3 金属的形变改性96

4.3.1 塑性变形机理96

4.3.2 冷塑性变形对金属组织与性能的影响99

4.3.3 塑性变形金属在加热时组织与性能的变化102

4.3.4 金属的热塑性变形104

4.4.1 钢中常存杂质元素对钢性能的影响106

4.4　钢的合金化改性106

4.4.2 合金元素在钢中的主要作用107

4.5 高分子材料的改性110

4.5.1　物理改性110

4.5.2　化学改性111

4.6　材料表面改性技术112

4.6.1 高能束表面技术112

4.6.2 气相沉积技术115

4.6.3 电镀、刷镀和化学镀117

4.6.4　热喷涂技术120

4.6.5　化学转化膜技术121

习题123

4.6.6　表面形变强化123

5　金属材料125

5.1 工业用钢125

5.1.1 钢的分类与牌号125

5.1.2 结构钢132

5.1.3　工具钢150

5.1.4　特殊性能钢162

5.2　铸铁172

5.2.1　铸铁的石墨化172

5.2.2　铸铁的分类与牌号173

5.2.3　灰铸铁174

5.2.4　球墨铸铁177

5.2.5　蠕墨铸铁180

5.2.6　可锻铸铁181

5.2.7　合金铸铁183

5.3 非铁金属及其合金184

5.3.1　铝及铝合金184

5.3.2　铜及铜合金188

5.3.3　钛及钛合金192

5.3.4 轴承合金194

5.4　粉末冶金材料196

5.4.1 粉末冶金机器零件材料196

5.4.2　粉末冶金工具材料197

5.5 新型金属功能材料198

5.5.1 形状记忆材料198

5.5.2　磁性材料200

5.5.3　超导材料202

5.5.4　储氢材料203

5.5.5 智能材料205

5.5.6　功能梯度材料206

5.5.7 纳米材料207

5.5.8 非晶态金属209

习题211

6　高分子材料213

6.1 高分子材料的基本概念213

6.1.1 高分子化合物的组成213

6.1.2 高分子化合物的合成方法213

6.2.1 力学性能214

6.1.3 高分子化合物的分类214

6.2　高分子材料的性能214

6.2.2 物理化学性能215

6.2.3 高分子化合物的老化及防止措施215

6.2.4 高分子材料性能影响因素分析215

6.3　工程塑料217

6.3.1 塑料的组成及分类217

6.3.2　常用塑料218

6.3.3 几类典型塑料零件的选材220

6.4　橡胶221

6.4.1 橡胶的组成221

6.4.2　常用橡胶222

6.5.1 合成纤维的分类223

6.5　合成纤维223

6.5.2 常用合成纤维224

6.6　胶黏剂224

6.6.1 胶黏剂的分类224

6.6.2 常用胶黏剂225

6.7　涂料226

6.7.1 涂料的组成226

6.7.2　常用涂料226

6.8　功能高分子材料227

6.8.1 离子交换树脂228

6.8.4 生物医用高分子材料229

6.8.3 液晶高分子材料229

6.8.2 导电高分子材料229

习题230

7　陶瓷材料231

7.1 陶瓷材料的性能231

7.1.1　力学性能231

7.1.2 物理化学性能231

7.2 常用陶瓷材料231

7.2.1 陶瓷材料的分类231

7.2.2　结构陶瓷材料232

7.3 功能陶瓷材料234

7.3.1　铁电陶瓷235

7.3.2 热释电陶瓷235

7.3.4　铁氧体磁性材料236

7.3.3 压电陶瓷236

7.3.5　半导体陶瓷237

7.3.6 超导陶瓷238

7.3.7 生物陶瓷239

7.3.8　功能陶瓷薄膜240

7.3.9　纳米陶瓷240

习题241

8　复合材料242

8.1 复合材料基本知识242

8.1.1 复合材料的分类242

8.1.2 复合材料中的增强材料242

8.2.1 复合材料的性能244

8.2 复合材料的性能及复合增强原理244

8.2.2　复合增强原理245

8.3 常用复合材料246

8.3.1　树脂基复合材料246

8.3.2　金属基复合材料249

8.3.3 陶瓷基复合材料250

8.3.4　其他类型复合材料251

8.4　功能复合材料252

8.4.1 电功能复合材料252

8.4.2 光功能复合材料253

8.4.3 隐身复合材料253

8.4.4　其他功能复合材料254

习题255

9　材料的选用256

9.1 选材的基本原则、过程和方法256

9.1.1 选材的基本原则256

9.1.2　选材的基本过程260

9.1.3　选材方法262

9.2　典型机械零件的选材266

9.2.1 齿轮类零件的选材266

9.2.2　轴类零件的选材270

9.2.3 箱体支承类零件的选材274

习题276

参考文献277