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第1章 材料科学发展史1

1.1物质与材料1

自然界中的元素和物质1

材料的作用与分类3

1.2材料发展简史6

古代材料发展史6

近代材料发展史8

1.3当代材料发展和展望10

材料发展的历程和趋势10

多种材料的共存12

第2章 材料科学共性13

2.1全材料科学的形成13

材料学科的细分化到综合13

材料学科的交叉和渗透14

材料科学与工程的形成16

材料科学与工程学科的地位和特点18

2.2材料科学的共性规律24

晶体学结构规律24

材料缺陷与断裂强度25

材料的相变原理27

材料的形变与断裂规律27

材料的强韧化原理30

2.3材料的共同效应31

材料的界面效应31

材料的表面效应32

材料的复合效应33

材料的形状记忆效应33

材料的动态效应34

材料的环境效应35

材料的纳米效应35

第3章 材料科学研究基本方法37

3.1科学研究的基本类型37

3.2科学研究选题与创新38

科学研究选题的基本原则38

科学研究选题的来源与计划39

3.3归纳与演绎法44

归纳法44

演绎法46

归纳与演绎的关系47

3.4分析与综合法48

分析的作用与特点48

综合的作用与特点49

3.5类比与移植法50

类比法的作用与局限性50

移植法的特点与作用51

3.6数学与模型法53

数学方法及其应用53

模型化方法54

3.7系统方法55

系统方法的基本原则55

系统方法的基本步骤56

系统方法在科研创新中的作用58

3.8假说与理论法58

科学假说的特点和作用58

科学理论的基本特征与结构要素59

3.9原型启发法与仿生法61

第4章 材料结构设计与系统分析63

4.1材料结构与性能的基本特性63

材料结构的基本特性63

材料性能的基本特性66

4.2结构稳定性与设计69

材料结构的稳定性69

材料结构的测定与表征70

材料结构的设计与控制71

4.3结构与性能的系统分析73

黑箱法73

相关法74

过程法74

环境法75

4.4材料结构的自组织与仿生75

材料的耗散结构76

材料的自组织现象76

智能结构与属性评定78

材料结构的仿生80

4.5材料过程的能量分析方法87

材料过程的基本原理88

材料过程的能量分析方法90

第5章 材料使用与环境评价方法97

5.1材料与环境、资源的关系97

材料生产对环境和资源的影响97

生态环境材料与能源材料100

5.2材料环境协调性评价与设计103

材料环境协调性评价103

材料环境协调性设计110

5.3材料环境适应性评估118

材料工况环境适应性评估118

材料自然环境适应性评估120

第6章 材料（计算）设计与方法123

6.1材料（计算）设计概述123

材料设计的发展历程123

材料设计范围与层次126

材料设计的任务127

6.2材料设计的主要途径与方法128

从相图角度进行设计128

从数量冶金学角度进行设计129

基于量子理论的设计130

基于物理、数值模拟的设计130

多尺度材料模型与计算设计131

材料（计算）设计的主要技术132

6.3数学方法在材料（计算）设计中的应用133

有限元法133

遗传算法135

分形理论138

其他方法140

6.4材料（计算）设计实例141

复合材料（计算）设计141

超硬材料（计算）设计148

工程应用层次的材料（计算）设计150

第7章 材料研究的模型化与模拟154

7.1材料研究的模型化154

模型化的基本概念154

数值模型化与模拟156

模型的基本范畴与分类157

模型化的基本思路159

7.2材料研究的物理模拟161

物理模拟基本概念161

金属塑性加工物理模拟162

薄板冲压工艺模拟技术164

塑料注射成形过程模拟仿真166

7.3材料研究的数值模拟167

铸造工艺过程的数值模拟167

计算机数值模拟应用的实例172

第8章 材料失效分析方法175

8.1材料失效分析基本概念175

失效分析的意义175

失效分析和失效学176

机械失效形式和产生原因176

材料失效形式178

8.2失效分析的基本思路179

以失效抗力为主线的分析思路180

失效树分析法181

特性因素图分析法182

8.3失效分析的基本方法183

化学成分分析183

力学性能的测试及分析185

显微组织分析185

应力分析186

无损检测技术187

断口分析188

裂纹分析193

腐蚀、磨损和环境分析195

8.4失效分析的基本程序和实施步骤197

第9章 材料经济学200

9.1概念200

9.2材料的循环202

生态材料202

再生材料203

绿色材料技术205

9.3材料的选用与竞争207

材料选用的基本原则207

各类材料的竞争209

材料竞争的国际化216

9.4材料的经济分析217

材料经济分析方法217

材料经济的能源与环境因素221

材料经济的潜在效益222

第10章 材料科学发展重点与趋势224

10.1开发先进材料，发展高技术产业224

信息功能材料224

生物材料226

其他功能材料226

功能复合材料228

生态环境材料228

能源材料230

10.2纳米材料与纳米技术231

10.3材料制备技术的开发232

材料制备技术是材料开发的关键232

注重材料的应用开发研究235

10.4材料设计与一体化技术236

10.5材料性质检测与评价237

10.6材料科学基础理论的深入研究238

开拓超微结构的领域238

探测电子关联体系中的宝藏240

开拓有机材料的新领域241

10.7传统材料与表面技术243

高性能金属材料244

陶瓷材料246

材料表面技术246

习题249

参考文献251