材料科学与工程基础

第1章 概述 1.1材料与人类文明 1.21.1.1材料和物质 1.1.2 材料和人类文明 1.2材料的分类及其特征 1.2.1 金属材料 1.2.2 无机非金属材料 1.2.3 高分子材料 1.2.4 复合材料 1.3材料科学与工程的内涵和外延 1.4材料科学与工程的新发展 1.5学习材料科学与工程课程的必要性 思考题 第2章 材料的微观结构 2.1原子的结合方式 2.1.1 原子结构 2.1.2 原子间的键合 2.2原子的规则排列 2.2.1空间点阵和晶胞 2.2.2三种典型的金属晶体结构 2.3原子的不规则排列 2.3.1点缺陷 2.3.2线缺陷 2.3.3面缺陷 思考题 第3章 固态扩散及相变 3.1 固态扩散 3.1.1概述 3.1.2扩散机制 3.1.3扩散定律 3.1.4 扩散的应用 3.2相及相变 3.2.1概述 3.2.2相变过程 3.2.3 國态相变的应用 3.3相结构及相图 3.3.1 概述 3.3.2 二元简单相图 3.3.3铁碳相图 思考题 第4章 材料的性能 4.1材料的物理性能 4.1.1材料的导电性能 4.1.2材料的介电性能 4.1.3材料的光学性能 4.1.4 材料的热学性能 4.2材料的力学性能 4.2.1应力和应变 4.2.2材料的应力应变行为 4.2.3金属材料的力学行为 4.2.4陶瓷材料的力学行为 4.2.5高分子材料的力学行为 思考题 第5章 材料的变形与强化 5.1材料的塑性变形 5.1.1单晶体的塑性变形 5.1.2多晶体材料的塑性变形 5.2塑性变形对材料组织和性能的影响 5.2.1塑性变形对材料组织和性能的改变 5.2.2 塑性变形后材料的回复与再结晶 5.3 材料的强化 5.3.1形变强化 5.3.2细晶强化 5.3.3固溶强化 5.3.4第二相强化 第6章材料的合成、制备与加工 6.1 材料的合成 6.1.1无机材料的合成 6.1.2有机材料的合成 6.2材料的制备 6.2.1 粉体材料的制备 6.2.2丝状材料的制备 6.2.3膜类材料的制备 6.2.4块体材料的制备 6.3材料的加工 6.3.1减材制造 6.3.2等材制造 6.3.3增材制造 6.3.4 连接工艺 第7章 材料的热处理 7.1热处理历史 7.1.1 热处理概述 7.1.2 钢在加热时的组织变化 7.1.3 钢在冷却时的组织变化 7.2淬火 7.2.1 淬火加热温度及保温时间 7.2.2淬火冷却介质 7.2.3淬火冷却方式 7.3回火 7.3.1 回火类型 7.3.2回火脆性 7.4退火与正火 7.4.1退火 7.4.2 正火 7.5离子氮化 7.6激光热处理 7.7电子束热处理 思考题 第8章 材料的失效 8.1断裂失效 8.1.1基本概念 8.1.2断口分析 8.1.3疲劳断裂 8.1.4蠕变断裂 8.2腐蚀失效 8.2.1应力腐蚀断裂 8.2.2氢脆 8.3磨损失效 8.3.1黏着磨损失效 8.3.2磨粒磨损失效 8.3.3疲劳磨损失效 8.3.4腐蚀磨损失效 8.4辐照损伤失效 8.5高分子材料的老化失效 思考题 第9章 金属材料及应用 9.1结构钢 9.1.1工程结构钢 9.1.2机器零件用钢 9.2工具钢 9.2.1刃具钢 9.2.2模具钢 9.2.3量具钢 9.3特殊钢 9.3.1不锈钢 9.3.2耐热钢 9.3.3耐磨钢 9.4铸铁 9.4.1灰口铸铁 9.4.2可锻铸铁 9.4.3球墨铸铁 9.4.4蠕墨铸铁 9.5 有色金属及其合金 9.5.1铝及其合金 9.5.2铜及其 合金 9.5.3钛及其合金 思考题 第10章 陶瓷材料 10.1我国陶瓷的发展史 10.2陶瓷的定义与分类 10.2.1结构陶瓷 10.2.2功能陶瓷 10.3常见结构陶瓷 10.3.1氧化铝(AL2O3) 陶瓷 10.3.2氯化硅(Si,N,)陶瓷 10.3.3立方 氮化硼( c-BN)陶瓷 10.4常见功能陶瓷 10.4.1超导陶瓷 10.4.2 激光陶瓷 10.4.3生物陶瓷经基磷灰石(HAP) 10.5其他常见功能陶瓷简介 10.5.1压电陶瓷锆钛酸铅(PZT) 10.5.2气敏半导体陶瓷氧化锡( SnO2) 10.5.3碳纤维 思考题 第11章 高分子材料 11.1基本概念 11.2 高分子材料的分类 11.3 天然高分子材料 11.3.1天然纤维 11.3.2天然涂料和黏合剂 11.3.3 天然橡胶 11.4 合成高分子材料 11.4.1 高分子科学的建立与重要进展 11.4.2合成橡胶 11.4.3 塑料 11.4.4合成纤维 11.4.5高分子黏合剂 11.4.6高分子涂料 11.4.7功能高分子材料 11.5高分子材料的成型加 11.5.1塑料的成型加工 11.5.2橡胶的成型加工 11.6 白色污染 11. 7本章小结 思考题 第12章 复合材料及其进展 12.1 复合材料的定义与分类 12.1.1复 合材料的定义 12.1.2复合材料的分类 12.2复合材料增强体 12.3 常用复合材料 12.3.1 聚合物基复材 12.3.2金属基复合材料 12.3.3陶瓷基复合材料 12.3.4碳/碳复合材料 12.4 复合材料的性能、设计与制造 12.4.1复 合材料的性能 12. 4.2 复合材料的设计及制造 12.5复 合材料的应用与发展 12.5.1应用领城 12.5.2发展趋势 思考题 第13章 能源工程材料 13.1 燃煤发电及材料 13.1.1燃煤火力发电 13.1.2 燃煤电站锅炉用钢 13.1.3电站汽轮机用钢 13.2 核电站及材料 13.2.1基本概念 13.2.2核电站对材料性能要求 13.2.3核燃料用材料 13.2.4 反应堆压力容器材料 13.2.5包壳材料 13.2.6反应堆回路材料 13.2.7蒸发器材料 13.2.8控制棒材料 13.2.9冷却剂材料 13.2.10安全壳材料 13.3.水电站材料 13.3.1基本概念 13.3.2大坝材料 13.3.3水轮机本体及表面材料 13.4燃气轮材材 13.4.1基本概念 13.4.2燃气轮机的分类 13.4.3燃气轮机材料 13.5风力发电材料 13.5.1基本概念 13.5.2 风力发电叶片材料 13.6太阳能电池材料 13.6.1基本原理 13.6.2单晶硅太阳能电池 13.6.3多晶硅太阳能电池 13.6.4薄膜太阳能电池 13.7动力电池料 13.7.1鋰离子池 13.7.2镍金属氢化物电池 13.7.3燃料 13.7.4金属-空气 电池 13.7.5超級电容器 思考题 第14章 航空航天材料 14.1航空航天材料的需求 14.2铝合金 14.2.1简介 14.2.2不可时效硬化铝合金 14.2.3时效硬化铝合金 14.3镁合金 14.3.1镁合金性能 14.3.2镁合金腐蚀 14.3.3小结 14.4 钛合金 14.5航空用钢 14.5.1简介 14.5.2 钢在飞机中的应用 14.6高温合金 14.6.1简介 14.6.2高温合金分类 14.7 金属基复合材料 14.7.1 简介 14.7.2 航空航天应用 思考题 第15章 信息功能材料 15. 1信息及信息材料 15.2信息收集材料 15.2.1 力敏传感材料 15.2.2热敏传感材料 15.2.3磁敏传感材料 15.2.4 光敏传感材料 15.2. 5气敏传感材料 15.2.6湿敏传感材料 15.3信息存储 15.3.1 磁存储材料 15.3.2光储存材料 15.3.3半导体存储材料 15.4 信息处理材料 15.4.1常温半导体 15.4.2高温丰导体 15.5 信息传递材料 15.6 信息显示材料 15.6.1阴极射线管显示材料( CRT) 15.6.2液晶显示材料 15.6.3 发光二极管(LED) 15.6.4 有机发光二极管(OLED) 15.6.5 等离子体显示材料( PDP ) 思考题 第16章 生物医用材料 16.1概述 16.2生物医用材料分类 16.2.1 生物医用金属材 16.2.2.生物医用陶瓷材料 16.2.3生物医用高分子材料 16.2.4生物医用复合材料 16.3生物材料发展与展望 思考题 第17章 新型材料 17.1新型材料简介 17.1.1 新型材料的主要特征 17.1.2 新型材料的应用领 17.1.3 新材料的发展方向 17.1.4 新材料的类别 17.2纳米材料 17.2.1 纳米材料的分类 17.2.2纳米材料的神奇效应 17.3 智能材料 思考题 参考文献