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绪论1

0.1材料是人类社会进步的里程碑1

0.2材料科学的形成与内涵3

0.3工程材料4

第1章 工程材料的结构6

1.1工程材料的键合6

1.1.1原子结构和周期表6

1.1.2离子键8

1.1.3共价键9

1.1.4分子10

1.1.5金属键10

1.1.6弱键11

1.2工程材料的结构特征11

1.2.1对称性与对称操作11

1.2.2对称元素的组合13

1.2.3对称破缺——无序与有序14

1.3工程材料的集合状态18

1.3.1晶态18

1.3.2非晶态19

1.3.3液晶态23

思考题27

第2章 工程材料的主要性能28

2.1物理性能28

2.1.1密度28

2.1.2熔点30

2.1.3磁性31

2.1.4导电性能33

2.1.5其他性质34

2.2力学性能36

2.2.1刚度36

2.2.2强度37

2.2.3硬度37

2.2.4塑性38

2.2.5韧性39

2.2.6疲劳及疲劳强度40

2.2.7黏弹性40

2.3耐久性41

2.3.1耐久性的概念41

2.3.2影响耐久性的主要因素42

2.3.3材料的腐蚀防治44

思考题47

第3章 工程材料性能测试技术49

3.1破坏性测试49

3.1.1硬度测试49

3.1.2拉伸试验51

3.1.3弯曲冲击试验52

3.1.4蠕变试验53

3.1.5材料疲劳测试54

3.2非破坏性试验55

3.2.1渗透探伤55

3.2.2磁粉探伤57

3.2.3射线探伤59

3.2.4超声波探伤63

思考题64

第4章 工程材料常用的表征技术66

4.1扫描电子显微镜66

4.1.1电子束与固体样品作用时产生的物理信号66

4.1.2扫描电子显微镜的工作原理及结构67

4.1.3扫描电子显微镜的主要性能指标70

4.2透射电子显微镜72

4.2.1透射电子显微镜的工作原理及结构72

4.2.2电子衍射基本公式75

4.3 X射线微结构检测75

4.3.1 X射线的产生及其与物质的相互作用76

4.3.2 X射线衍射物相分析方法79

思考题83

第5章 工程材料制备与制品加工成型84

5.1金属的冶金方法84

5.1.1火法冶金84

5.1.2湿法冶金85

5.1.3电冶金87

5.2聚合物的成型87

5.2.1塑料制品的成型技术87

5.2.2橡胶制品的成型技术95

5.3陶瓷的成型100

5.3.1常用工业陶瓷100

5.3.2陶瓷的成型技术101

思考题103

第6章 材料的腐蚀与防护104

6.1材料腐蚀的基本概念104

6.2电化学腐蚀的基本原理105

6.2.1腐蚀电池的工作过程106

6.2.2宏观与微观腐蚀电池106

6.2.3电极与电极电位107

6.3金属材料的腐蚀108

6.3.1金属材料腐蚀的类型108

6.3.2金属材料腐蚀的试验方法109

6.3.3金属材料腐蚀的电化学保护110

6.3.4阳极保护114

6.4聚合物材料的腐蚀116

6.4.1聚合物材料腐蚀的类型116

6.4.2聚合物的存放效应与物理老化117

6.4.3高分子基复合材料的腐蚀120

6.5无机非金属材料的腐蚀123

6.5.1概述123

6.5.2无机非金属材料的腐蚀介质123

6.5.3典型材料的耐蚀性123

6.5.4陶瓷基复合材料的腐蚀130

6.6材料腐蚀防护131

6.6.1结构设计过程中的腐蚀防护131

6.6.2加工成型过程中的腐蚀防护135

思考题137

第7章 材料的失效与分析139

7.1工程材料的失效形式139

7.1.1断裂139

7.1.2表面损伤140

7.1.3过量变形141

7.2失效原因与失效分析141

7.2.1失效原因141

7.2.2失效分析142

7.3裂纹分析144

7.3.1工艺裂纹与使用裂纹144

7.3.2各种裂纹形成原因及形态特征144

7.3.3各种类型裂纹的分析与鉴别149

7.4断口分析151

7.4.1宏观断口分析152

7.4.2微观断口分析159

思考题167

第8章 工程材料设计与选材168

8.1工程材料选用基础168

8.1.1材料性能与设计指标168

8.1.2材料的工艺性能与选材169

8.2零件设计中的工程材料选择171

8.2.1工程材料选择的三原则171

8.2.2零件选材时应注意的几个问题173

8.2.3金属材料选用的适应性173

8.2.4聚合物材料选用的适应性175

8.2.5陶瓷材料选用的适应性177

8.3材料的选用与可持续发展180

8.3.1工程材料与环境181

8.3.2工程材料的选用和可持续发展181

思考题182

参考文献183