材料性能學(xué)

前言

　　“材料性能學(xué)”屬于材料科學(xué)與工程類一級(jí)學(xué)科必修專業(yè)課。其任務(wù)是使學(xué)生在學(xué)完材料科學(xué)導(dǎo)論、材料科學(xué)基礎(chǔ)等有關(guān)課程后，通過(guò)學(xué)習(xí)材料性能學(xué)，使材料工程理論與實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步掌握材料各種主要性能的基本概念、物理本質(zhì)、變化規(guī)律及性能指標(biāo)的工程意義，了解影響材料性能的主要因素，掌握材料性能與其化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，基本掌握提高材料性能指標(biāo)、充分發(fā)揮材料性能潛力的主要途徑，了解材料性能的測(cè)試原理、方法及儀器設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生具有初步的材料失效分析、合理選材、用材及開(kāi)發(fā)新型材料的技能?！　〗陙?lái)，隨著高等教育改革的不斷深入，一方面教育部要求加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)教育，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)的研究型人才和工程型技術(shù)專家的雙重人才培養(yǎng)目標(biāo)；另一方面，教育部也在大力調(diào)整各學(xué)科體系，拓寬專業(yè)面。　　目前，材料學(xué)科體系以材料科學(xué)與工程類一級(jí)學(xué)科進(jìn)行專業(yè)教育的模式已成為一種發(fā)展趨勢(shì)，許多院校都將原來(lái)分屬不同系別的相關(guān)材料專業(yè)進(jìn)行整合重組，在教學(xué)體系及教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行大幅度改革?！　〔牧峡茖W(xué)與工程研究有關(guān)材料組織、結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料固有性能和使用（服役）性能的關(guān)系。材料的固有性能包括材料本身所具有的物理性能（電、磁、光、熱等性能）、化學(xué)性能（抗氧化和抗腐蝕、聚合物的降解等）和力學(xué)性能（如強(qiáng)度、塑性、韌性等）。材料的使用性能是把材料的固有性能和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用能力聯(lián)系起來(lái)，綜合考量材料壽命、速度、能量利用率、安全可靠程度和成本等因素。材料的優(yōu)異使用性能是材料研究的最終目標(biāo)。

內(nèi)容概要

　　材料科學(xué)研究的核心是材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，材料的性能是材料研究的根本目標(biāo)和最終目的?！恫牧闲阅軐W(xué)》系統(tǒng)介紹了材料的力學(xué)性能和物理性能的基本概念、物理本質(zhì)、變化規(guī)律及相應(yīng)性能指標(biāo)的工程意義。全書共15章，分為兩篇，內(nèi)容包括材料的彈性變形，材料的塑性變形，材料的斷裂與斷裂韌性，材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能，材料的硬度，材料的沖擊韌性及低溫脆性，材料的疲勞性能，材料的磨損性能，材料的高溫力學(xué)性能，材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的腐蝕，材料的強(qiáng)韌化，材料的熱學(xué)性能，材料的磁學(xué)性能，材料的電學(xué)性能和材料的光學(xué)性能?！恫牧闲阅軐W(xué)》可作為材料科學(xué)與工程類一級(jí)學(xué)科專業(yè)公共課“材料性能學(xué)”或二級(jí)學(xué)科專業(yè)（教育部新的學(xué)科專業(yè)目錄）的教材或主要教學(xué)參考書，也可供研究生及有關(guān)工程技術(shù)人員、企業(yè)管理人員參考。

書籍目錄

第一篇 材料的力學(xué)性能第1章 材料的彈性變形1.1 材料的彈性變形機(jī)理1.1.1 金屬與陶瓷材料的彈性變形機(jī)理1.1.2 高分子材料的彈性變形機(jī)理1.2 彈性變形力學(xué)性能指標(biāo)1.2.1 彈性模量1.2.2 比例極限與彈性極限1.2.3 彈性比功1.3 非理想的彈性變形1.3.1 滯彈性1.3.2 黏彈性1.3.3 偽彈性1.3.4 包申格效應(yīng)1.3.5 內(nèi)耗綜合習(xí)題第2章 材料的塑性變形2.1 材料的塑性變形機(jī)理2.1.1 金屬與陶瓷晶體的塑性變形機(jī)理2.1.2 陶瓷材料的塑性變形特點(diǎn)2.1.3 高分子材料的塑性變形2.2 冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶2.2.1 塑性變形對(duì)材料性能的影響2.2.2 冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶2.2.3 材料的熱加工與冷加工2.3 塑性變形的力學(xué)性能指標(biāo)2.3.1 屈服強(qiáng)度2.3.2 應(yīng)變硬化指數(shù)2.3.3 抗拉強(qiáng)度2.3.4 塑性與超塑性綜合習(xí)題第3章 材料的斷裂與斷裂韌性3.1 材料的斷裂3.1.1 斷裂的類型及斷裂機(jī)理3.1.2 斷口分析3.1.3 裂紋的形核與擴(kuò)展3.1.4 斷裂強(qiáng)度3.2 斷裂韌性3.2.1 缺口效應(yīng)3.2.2 線彈性條件下的斷裂韌性3.2.3 彈塑性條件下的斷裂韌性3.2.4 影響材料斷裂韌性的因素3.3 斷裂韌性在工程中的應(yīng)用3.3.1 材料選擇3.3.2 安全校核3.3.3 材料開(kāi)發(fā)綜合習(xí)題第4章 材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能4.1 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)4.2 扭轉(zhuǎn)4.2.1 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)4.2.2 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用4.3 彎曲4.3.1 彎曲試驗(yàn)4.3.2 彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用4.4 壓縮4.4.1 壓縮試驗(yàn)4.4.2 壓縮試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用綜合習(xí)題第5章 材料的硬度5.1 硬度的意義及試驗(yàn)方法5.2 布氏硬度5.2.1 原理5.2.2 表示方法5.2.3 特點(diǎn)及應(yīng)用5.2.4 硬度與其他力學(xué)性能的關(guān)系5.3 洛氏硬度5.3.1 原理5.3.2 表示方法5.3.3 特點(diǎn)及應(yīng)用5.4 維氏硬度5.4.1 原理5.4.2 表示方法5.4.3 特點(diǎn)及應(yīng)用5.5 顯微硬度5.6 其他硬度5.6.1 莫氏硬度5.6.2 肖氏硬度試驗(yàn)5.6.3 里氏硬度5.6.4 邵氏硬度綜合習(xí)題第6章 材料的沖擊韌性及低溫脆性6.1 沖擊韌性6.1.1 沖擊載荷的能量性質(zhì)6.1.2 缺口沖擊試驗(yàn)6.1.3 沖擊韌性6.1.4 沖擊試驗(yàn)的用途6.2 低溫脆性6.2.1 材料的冷脆傾向6.2.2 韌脆轉(zhuǎn)變溫度6.2.3 低溫脆性的影響因素綜合習(xí)題第7章 材料的疲勞性能7.1 金屬材料的疲勞性能7.1.1 循環(huán)載荷及疲勞斷裂的特點(diǎn)7.1.2 疲勞斷口形貌及疲勞破壞機(jī)理7.1.3 疲勞抗力指標(biāo)7.1.4 影響材料疲勞強(qiáng)度的因素7.2 陶瓷材料的疲勞性能7.2.1 靜態(tài)疲勞7.2.2 循環(huán)疲勞7.2.3 陶瓷材料疲勞特性評(píng)價(jià)7.3 高分子材料的疲勞性能7.3.1 高分子材料的疲勞7.3.2 高分子材料的疲勞斷口綜合習(xí)題第8章 材料的磨損性能8.1 金屬材料的磨損性能8.1.1 磨損過(guò)程8.1.2 磨損的基本類型8.2 陶瓷材料的磨損性能8.3 高分子材料的磨損性能8.4 磨損試驗(yàn)方法8.4.1 磨損試驗(yàn)機(jī)8.4.2 磨損量的測(cè)量與評(píng)定綜合習(xí)題第9章 材料的高溫力學(xué)性能9.1 材料的高溫蠕變9.1.1 蠕變曲線9.1.2 蠕變變形機(jī)理9.1.3 蠕變斷裂機(jī)理9.1.4 蠕變斷口形貌9.2 高溫力學(xué)性能指標(biāo)及其影響因素9.2.1 高溫力學(xué)性能指標(biāo)9.2.2 影響材料高溫力學(xué)性能的因素綜合習(xí)題第10章 材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的腐蝕10.1 金屬材料的應(yīng)力腐蝕10.1.1 金屬的應(yīng)力腐蝕概述10.1.2 金屬的應(yīng)力腐蝕特點(diǎn)10.1.3 應(yīng)力腐蝕斷裂的評(píng)定指標(biāo)10.1.4 應(yīng)力腐蝕機(jī)理10.1.5 防止金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕的措施10.2 陶瓷材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的腐蝕10.3 高分子材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的腐蝕10.3.1 高分子材料的腐蝕類型10.3.2 高分子材料的應(yīng)力腐蝕綜合習(xí)題第11章 材料的強(qiáng)韌化11.1 金屬材料強(qiáng)韌化11.1.1 金屬材料的強(qiáng)化原理11.1.2 金屬材料的韌化原理11.1.3 金屬材料強(qiáng)韌化常用方法舉例11.2 無(wú)機(jī)非金屬材料的強(qiáng)韌化11.2.1 無(wú)機(jī)非金屬材料的韌化機(jī)理11.2.2 無(wú)機(jī)非金屬材料的強(qiáng)韌化方法舉例11.3 高聚物的強(qiáng)韌化11.3.1 高聚物的強(qiáng)化原理11.3.2 高聚物的韌化原理11.3.3 高分子材料的強(qiáng)韌化方法舉例11.4 復(fù)合改性11.4.1 纖維的增強(qiáng)作用11.4.2 纖維的增韌作用綜合習(xí)題第二篇 材料的物理性能第12章 材料的熱學(xué)性能12.1 晶體的點(diǎn)陣振動(dòng)12.2 熱容12.2.1 熱容的基本概念12.2.2 經(jīng)典熱容理論12.2.3 固體熱容的量子理論12.2.4 影響熱容的因素12.2.5 材料熱容性能的應(yīng)用12.3 熱膨脹12.3.1 熱膨脹的基本概念12.3.2 熱膨脹的機(jī)理12.3.3 影響熱膨脹的因素12.3.4 材料熱膨脹性能的應(yīng)用12.4 熱傳導(dǎo)12.4.1 材料的熱傳導(dǎo)12.4.2 熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理12.4.3 影響材料熱傳導(dǎo)性能的因素12.4.4 材料熱傳導(dǎo)性能的應(yīng)用12.5 熱穩(wěn)定性12.5.1 熱穩(wěn)定性的定義12.5.2 影響抗熱震的主要因素12.5.3 材料熱學(xué)穩(wěn)定性能的應(yīng)用綜合習(xí)題第13章 材料的磁學(xué)性能13.1 基本磁學(xué)性能13.1.1 磁學(xué)基本量13.1.2 物質(zhì)的磁性分類13.2 抗磁性和順磁性13.2.1 原子本征磁矩13.2.2 抗磁性13.2.3 順磁性13.3 鐵磁性與反鐵磁性13.3.1 鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化13.3.2 反鐵磁性和亞鐵磁性13.3.3 磁疇13.3.4 磁化曲線和磁滯回線13.4 影響材料磁性能的因素13.4.1 影響材料抗磁性與順磁性的因素13.4.2 影響材料鐵磁性的因素13.4.3 鐵磁性的測(cè)量方法與應(yīng)用13.5 磁性材料及其應(yīng)用13.5.1 軟磁材料13.5.2 硬磁材料13.5.3 磁存儲(chǔ)材料綜合習(xí)題第14章 材料的電學(xué)性能14.1 導(dǎo)電性能14.1.1 導(dǎo)電機(jī)理14.1.2 超導(dǎo)電性14.1.3 影響材料導(dǎo)電性的因素14.1.4 電阻測(cè)量與應(yīng)用14.2 熱電性能14.2.1 熱電效應(yīng)14.2.2 影響熱電勢(shì)的因素14.3 半導(dǎo)體導(dǎo)電性的敏感效應(yīng)14.3.1 熱敏效應(yīng)14.3.2 光敏效應(yīng)14.3.3 壓敏效應(yīng)14.3.4 磁敏效應(yīng)14.4 介質(zhì)極化與介電性能14.4.1 極化的基本概念14.4.2 極化的基本形式14.4.3 介電常數(shù)14.4.4 影響介電常數(shù)的因素14.4.5 壓電性能14.4.6 鐵電性能14.5 絕緣材料的抗電強(qiáng)度14.5.1 強(qiáng)電場(chǎng)作用下絕緣材料的破壞14.5.2 擊穿形式14.5.3 影響抗電強(qiáng)度的因素綜合習(xí)題第15章 材料的光學(xué)性能15.1 光與固體的作用15.1.1 材料的光折射15.1.2 材料的光反射15.1.3 材料的光吸收15.1.4 光的散射15.2 材料的不透明性與半透明性15.2.1 材料的不透明性15.2.2 材料的乳濁15.2.3 材料的半透明性15.2.4 材料的著色15.3 光學(xué)材料及應(yīng)用15.3.1 熒光材料15.3.2 激光材料15.3.3 光彈性材料15.3.4 聲光材料15.3.5 電光材料和光全息存儲(chǔ)15.3.6 光導(dǎo)纖維綜合習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　2）微觀殘余內(nèi)應(yīng)力　　不同晶粒間（軟取向和硬取向）變形不均勻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力（第二類內(nèi)應(yīng)力）及品格畸變?cè)斐傻臍堄鄡?nèi)應(yīng)力（第三類內(nèi)應(yīng)力）稱為微觀殘余內(nèi)應(yīng)力?！　《嗑w塑性變形時(shí)，軟取向晶粒首先開(kāi)動(dòng)，為協(xié)調(diào)變形，硬取向晶粒對(duì)軟取向晶粒產(chǎn)生附加壓應(yīng)力，軟取向晶粒對(duì)硬取向晶粒產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，這種由于晶?；騺喚ЯＶg變形不均勻而引起的內(nèi)應(yīng)力為第二類內(nèi)應(yīng)力。第二類內(nèi)應(yīng)力使金屬更易腐蝕，以黃銅最為典型，加工以后由于內(nèi)應(yīng)力存在，在春季或潮濕環(huán)境易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂?！　∮捎谒苄宰冃螘r(shí)產(chǎn)生大量空位、間隙原子和位錯(cuò)，晶體周圍產(chǎn)生了點(diǎn)陣畸變和應(yīng)力場(chǎng)，此時(shí)造成的殘余內(nèi)應(yīng)力稱為第三類內(nèi)應(yīng)力，占總殘余內(nèi)應(yīng)力的80％－90％。第三類內(nèi)應(yīng)力在幾百或幾千個(gè)原子范圍內(nèi)保持平衡，作用范圍為幾十至幾百納米，其中占主要的是位錯(cuò)形成的內(nèi)應(yīng)力。第三類內(nèi)應(yīng)力是產(chǎn)生加工硬化的主要原因，提高了變形晶體的能量，使之處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，有一種使變形金屬重新恢復(fù)到自由焓最低的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)的自發(fā)趨勢(shì)，并導(dǎo)致塑性變形金屬在加熱時(shí)的回復(fù)及再結(jié)晶過(guò)程?！　『暧^和微觀兩類殘余內(nèi)應(yīng)力的共同特點(diǎn)是：與外力相伴而生，但當(dāng)外力去除后仍然殘存在體內(nèi)，統(tǒng)稱為殘余內(nèi)應(yīng)力。

編輯推薦

　　新穎　　編寫體創(chuàng)新穎，借鑒優(yōu)秀教材特別是國(guó)外精品教材的寫作思路和方法，圖文并茂，活潑新穎。書中設(shè)置導(dǎo)入案例、閱讀材料和應(yīng)用案例等多種模塊，井配備大量實(shí)物圖和實(shí)景圖，并輔以示意圖進(jìn)行介紹，增強(qiáng)教材的可讀性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。知識(shí)內(nèi)容新穎，充分反映學(xué)科新理論、新技術(shù)、新材料和新工藝，體現(xiàn)最新教學(xué)改革成果，井將學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)和前沿研究?jī)?nèi)容以閱讀材料的方式介紹給學(xué)生，增強(qiáng)教材內(nèi)容的延展性，有效拓展學(xué)生的知識(shí)面?！　?shí)用　　知識(shí)體系實(shí)用，以學(xué)生就業(yè)所需專業(yè)知識(shí)和操作技能為著眼點(diǎn)，著重講解應(yīng)用型人才培養(yǎng)所需的技能。理論講解簡(jiǎn)單實(shí)用，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化實(shí)際操作訓(xùn)[練，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識(shí)和職業(yè)能力。讓學(xué)生學(xué)而有用，學(xué)而能用。內(nèi)容編排實(shí)用，以學(xué)生為本，緊緊抓住學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的動(dòng)力點(diǎn).并充分考慮學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，結(jié)合不同的工程實(shí)例深入淺出地進(jìn)行講解，案例分析和習(xí)題設(shè)置注重啟發(fā)性，強(qiáng)調(diào)鍛煉學(xué)生的思維能力和運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

圖書封面

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