工程材料的結(jié)構(gòu)與性能

前言

　　“工程材料導(dǎo)論”這門課程是美國大學(xué)工學(xué)院里許多專業(yè)的必修課(比如材料，化工，機(jī)械，航空，環(huán)境，核工業(yè)等)。這門課程一般會(huì)分為兩類：一類只對(duì)材料專業(yè)的大二或者大三學(xué)生開課；而另一類則面向全部工學(xué)院的學(xué)生，屬于一種基礎(chǔ)型公共課程。對(duì)于不同的專業(yè)，該課程的側(cè)重有所不同。對(duì)美國大學(xué)材料科學(xué)系的學(xué)生，一般會(huì)根據(jù)自己的情況把材料基礎(chǔ)課分布在金屬、陶瓷、高分子和復(fù)合材料等主要方面。在比較傳統(tǒng)的美國大學(xué)材料科學(xué)系里，金屬學(xué)與陶瓷學(xué)仍然具備十分系統(tǒng)性的課程。從導(dǎo)論課開始，然后進(jìn)行深入的高級(jí)課程。近幾年來，由于納米科學(xué)與能源材料的發(fā)展，材料系已經(jīng)開始建立許多與新學(xué)科相關(guān)的課程。比如生物納米、能源技術(shù)、新型復(fù)合材料，等等。目前美國大學(xué)材料系有一種本科教學(xué)上的新趨勢(shì)。那就是把材料的初級(jí)課程歸納綜合成為一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)課，而不再另外分為不同類型材料的導(dǎo)論課 (即：金屬導(dǎo)論、陶瓷導(dǎo)論、高分子導(dǎo)論等)。在教學(xué)上突出各類材料的共同性質(zhì)，比如結(jié)構(gòu)原理、化學(xué)行為、物理特性，以及在能源、生物、醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用。這種方法一是可以避免教學(xué)上的重復(fù)，二是容易引入許多新的材料概念，比如納米與能源材料，因?yàn)檫@些概念并不刻意地劃分材料的種類。　　“工程材料導(dǎo)論”這門課所用的教科書同類型的有許多種。目前在美國流行的至少有數(shù)十本。Structure and Properties of Engineering Materials是這門課所用的教科書中較為流行的一部。對(duì)于材料工程專業(yè)的學(xué)生，這本書的教程會(huì)較為詳細(xì)地把重點(diǎn)放在金屬材料的章節(jié)里。而對(duì)于非材料專業(yè)的學(xué)生，整個(gè)課程可以廣泛地介紹現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的一般材料，包括陶瓷、玻璃、高分子，以及復(fù)合材料。課時(shí)為三個(gè)學(xué)分（即一周三次課，每課50分鐘）。一般在大學(xué)三年級(jí)完成該課程?！　∵@本教科書的特點(diǎn)是體系或結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而側(cè)重晶體結(jié)構(gòu)、機(jī)械性質(zhì)、相圖與制備、各類重要合金，以及非金屬工程材料。它主要分四個(gè)部分：第一部分主要闡述晶體結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣缺陷、化學(xué)鍵，以及機(jī)械與物理性能，屬于基礎(chǔ)部分。其中第一章詳細(xì)講解了材料的原子結(jié)構(gòu)，如原胞、密勒指數(shù)、X-射線結(jié)構(gòu)分析等，在材料學(xué)中是最為基礎(chǔ)的，也是必須掌握的基本概念。材料的機(jī)械性能測(cè)量也在第一章做了初步的討論。該章還介紹了非晶態(tài)和高分子材料。這個(gè)部分的第二章著重介紹材料性能在環(huán)境和應(yīng)用中的蛻變，包括斷裂機(jī)理、疲勞和蠕變等?！　〉诙糠种饕懻摻饘俨牧系膹?qiáng)化理論與制備方法。比如固溶強(qiáng)化（第3章）、加工硬化與熱處理（第4章）、多相強(qiáng)化（第5章）、彌散析出強(qiáng)化（第6章），以及馬氏體相變強(qiáng)化（第7章）。這部分內(nèi)容結(jié)合材料制備的特點(diǎn)，給出了相圖的基本概念。比如微結(jié)構(gòu)的控制、相圖分析以及相平衡理論?？梢哉J(rèn)為，第一和第二部分為本書的主要部分，是材料科學(xué)與工程中至關(guān)重要的核心和基本概念。所以也是“工程材料導(dǎo)論”教學(xué)中的重點(diǎn)。因而，第一、二部分對(duì)于材料專業(yè)的工科學(xué)生，是非常基礎(chǔ)性的。　　第三部分是對(duì)各類金屬工程材料的分類與介紹。其中詳細(xì)討論了各種鋼材，例如低碳鋼、中碳鋼與高碳鋼的特性、制備，以及應(yīng)用。同時(shí)系統(tǒng)地介紹了各類合金鋼，比如不銹鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金，以及高溫合金等。該書從第8章到第17章利用大量的篇幅十分詳細(xì)地介紹了工程合金材料的各種特殊性質(zhì)、物理行為和制備工藝。對(duì)于金屬冶金專業(yè)的學(xué)生來說，這個(gè)部分是至關(guān)重要的?！　〉谒牟糠帜依斯I(yè)應(yīng)用中其他大部分非金屬材料，比如高分子材料、陶瓷材料，以及復(fù)合材料。這些章節(jié)不僅給出了這些重要材料的標(biāo)定、規(guī)格和類型，而且闡述了它們的特性、應(yīng)用范圍和制備條件。比如陶瓷纖維的特殊性質(zhì)、復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)特征，以及這些材料的熱加工過程。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用中的重要材料：高分子，該部分也做了十分詳盡的描述，包括高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合成方法、溫變行為，以及力學(xué)變形機(jī)制。因而，第四部分對(duì)于非材料專業(yè)的工科學(xué)生，在掌握工程材料的一般知識(shí)方面有著極為重要的意義。尤其對(duì)于那些需要在工程實(shí)踐中廣泛接觸材料應(yīng)用的專業(yè)，比如航空、機(jī)械、土木、環(huán)境和化工等專業(yè)?！　”緯鴹l理有序，結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容豐富，淺顯易懂，十分適用于一般工學(xué)院的材料導(dǎo)論課程。同時(shí)，它也適用于材料專業(yè)的初級(jí)課程。尤其本書所出的作業(yè)題，內(nèi)容十分廣泛，而且重點(diǎn)突出，切題實(shí)用。在為其他非材料專業(yè)開設(shè)的“材料科學(xué)與工程導(dǎo)論”一課中，教學(xué)大綱一般會(huì)包括第一、二、四部分的一些主要內(nèi)容，比如晶體結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣缺陷、力學(xué)性質(zhì)、相圖分析和微結(jié)構(gòu)控制，以及第三部分的某些內(nèi)容。對(duì)美國十一周、三學(xué)分課時(shí)的學(xué)期建制，選擇這些內(nèi)容是比較合適的。正是由于學(xué)時(shí)的限制，單一的課程無法囊括本書的所有部分和章節(jié)。所以，第一、二部分應(yīng)該是材料學(xué)初級(jí)課程的重點(diǎn)。第三部分的選用，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生專業(yè)的特點(diǎn)和區(qū)別擇重取用?！　”緯淖髡逥aniel Henkel和 Alan W.Pense博士是材料領(lǐng)域十分著名的專家。他們?cè)诒緯胁粌H對(duì)金屬材料部分的介紹有獨(dú)到的見解和非常精彩的闡述，而且對(duì)陶瓷、玻璃、高分子和復(fù)合材料等領(lǐng)域也作了極為詳盡的描述。作者以他們博學(xué)的知識(shí)和深厚的研究經(jīng)歷對(duì)工程材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)給出循序漸進(jìn)地講解和較為深刻的理論探討。更為可貴的是本書引入大量現(xiàn)代科技最新發(fā)展的成果。這為開拓學(xué)生眼界，熟悉相關(guān)領(lǐng)域動(dòng)態(tài)，掌握現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展有著極為積極的意義。

內(nèi)容概要

　　《工程材料的結(jié)構(gòu)與性能》是為滿足國內(nèi)工科院校材料專業(yè)學(xué)生了解和掌握工程材料的結(jié)構(gòu)與性能而引進(jìn)出版的?！　　豆こ滩牧系慕Y(jié)構(gòu)與性能》提供了最新的各種工程材料介紹，包括金屬、合金、高分子材料、陶瓷以及復(fù)合材料。特別適合于把材料作為基礎(chǔ)的介紹性課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，或著眼于材料的結(jié)構(gòu)與性能學(xué)習(xí)的學(xué)生使用。　　《工程材料的結(jié)構(gòu)與性能》體系簡(jiǎn)單，側(cè)重晶體結(jié)構(gòu)、機(jī)械性質(zhì)、相圖與制備、各類重要合金，以及非金屬工程材料。它主要分四個(gè)部分：第一部分主要闡述晶體結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣缺陷、化學(xué)鍵，以及機(jī)械與物理性能。第二部分主要討論金屬材料的強(qiáng)化理論與制備方法。比如固溶強(qiáng)化、加工硬化與熱處理、多相強(qiáng)化、彌散析出強(qiáng)化，以及馬氏體相變強(qiáng)化。第一、二部分是材料科學(xué)與工程中至關(guān)重要的核心和基本概念。第三部分是對(duì)各類金屬工程材料的分類與介紹。詳細(xì)討論了各種鋼材，例如低碳鋼、中碳鋼與高碳鋼的特性、制備，以及應(yīng)用。同時(shí)系統(tǒng)地介紹了各類合金鋼，比如不銹鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金，以及高溫合金等。對(duì)于金屬冶金專業(yè)的學(xué)生來說，這個(gè)部分是至關(guān)重要的。第四部分囊括了工業(yè)應(yīng)用中其他大部分非金屬材料，比如高分子材料、陶瓷材料，以及復(fù)合材料。這些章節(jié)不僅給出了這些重要材料的標(biāo)定、規(guī)格和類型，而且闡述了它們的特性、應(yīng)用范圍和制備條件。因而，第四部分對(duì)于非材料專業(yè)的工科學(xué)生，在掌握工程材料的一般知識(shí)方面有著極為重要的意義。尤其對(duì)于那些需要在工程實(shí)踐中廣泛接觸材料應(yīng)用的專業(yè)，比如航空、機(jī)械、土木、環(huán)境和化工等專業(yè)。　　《工程材料的結(jié)構(gòu)與性能》條理有序，結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容豐富，淺顯易懂，十分適用于一般工學(xué)院的材料導(dǎo)論課程。同時(shí)，它也適用于材料專業(yè)的初級(jí)課程。尤其《工程材料的結(jié)構(gòu)與性能》所出的作業(yè)題，內(nèi)容十分廣泛，而且重點(diǎn)突出，切題實(shí)用。

書籍目錄

SECTION 1Introductory MaterialsConcepts 1Chapter 1Structure and Properties1.1 Atomic Packing 21.2 Crystal Structure 71.3 Grain Structure 121.4 Mechanical Properties and Testine 161.5 Physical Properties 261.6 Characteristics of Unalloyed Solids 32Chapter 2Deterioration of MaterialProperties 442.1 Fracture in a Ductile Material 462.2 Fracture in a Brittle Material 472.3 Suppression of Brittle Fracture 492.4 Linear Elastic Fracture Mechanics 522.5 Property Deterioration at High Temperature 532.6 Property Deterioration from Cyclic Loading 56SECTION 2Strengthening Mechanisms 59Chapter 3Solid-Solution Strengthening 603.1 Formation of Solid Solutions 603.2 Mechanism of Solidification 623.3 Solidification of Pure Metals 653.4 Solidification of Metal Alloys 683.5 Diffusion 713.6 Segregation in Metal Alloys 763.7 Real Solid Solutions 793.8 General Properties of Solid Solutions 80Chapter 4Deformation Hardening andAnnealing 864.1 Plasticity of Metals 864.2 Property Changes in Deformation-Hardened Metals 954.3 Annealing 984.4 Property Changes in Annealed Metals 1054.5 Preferred Orientation and Directional Properties 107Chapter 5Multiphase Strengthening 1115.1 Binary Eutectics 1115.2 Intermetallic Compounds 1145.3 Multicomponent Eutectics 1155.4 Microstmcture of Multiphase Materials 1165.5 Generalized Properties of Multiphase Materials 124Chapter 6Precipitation Hardening 1276.1 General Mechanism of Precipitation Hardening 1276.2 Precipitation from Solid Solution 1296.3 Stages of Precipitation Hardening 1316.4 Variables Affecting Precipitation Hardening 1366.5 Precipitation Hardening of Cu-Be Alloys 141Chapter 7Martensitic Transformation 1447.1 The Fe-Fe3C Phase Diagram 1447.2 Alloys of Iron and Carbon 1477.3 Microstructure of Nonharclened Steel 1517.4 Heat Treatment of Eutectoid Steel 1567.5 The Martensite Transformation 1607.6 Heat Treatment of Noneutectoid Steels 1657.7 Physical Property Changes During Martensite Formation 1697.8 Tempering of Martensite 1717.9 Microstructure of Isothermally Transformed Steel 1737.10 Generalized Properties of Heat-Treated Steels 183SECTION 3Metallic MaterialsEngineering 188Chapter 8Low-Carbon Steels 1898.1 Terms Related to Steelmaking Processes 1898.2 Grain Size of Steel 1918.3 Nonhardenable Low-Carbon Steels 1938.4 High-Strength， Low-Alloy (HSLA) Steels 2008.5 Welding of Low-Carbon Steel 2038.6 Surface Hardening of Low-Carbon Steel 206Chapter 9Medium-Carbon Steels 2119.1 Classification of Medium-Carbon Steels 2129.2 Hardenable Carbon Steels 2149.3 Hardenable Alloy Steels 2169.4 Austempering and Marquenching 2239.5 Ultra-High-Strength Steels 2249.6 Special Processing of Steel 227Chapter 10High-Carbon Steels 23010.1 Classification of High-Carbon Steels 23010.2 Heat Treatment of High-Carbon Steels 23210.3 Cemented Carbides 245Chapter 11..Stainless Steels 24811.1 Phase Diagrams of Stainless Steels 24811.2 Stainless-Steel Alloy Designations 25211.3 Heat Treatment of Stainless Steels 25311.4 Mechanical Properties of Stainless Steels 25411.5 Corrosion Resistance of Stainless Steels 257Chapter 12Cast Irons 26312.1 Cast Iron (Fe-C-Si) Phase Diagram 26312.2 Gray Cast Iron Solidification 26412.3 Ductile Cast Iron Solidification 26812.4 Concepts of Graphitization in Cast Iron 26912.5 Properties of Cast Irons 272Chapter 13Aluminum Alloys 27913.1 Work-Hardenable Wrought Aluminum Alloys 28113.2 Heat-Treatable Aluminum Alloys 28213.3 Cast Aluminum Alloys 28413.4 Residual Stresses in Aluminum Alloys 29513.5 Aluminum-Lithium Alloys 299Chapter 14Copper and Copper Alloys 30314.1 Copper Alloy Designations 30314.2 Unalloyed Coppers 30414.3 Brasses： Cu-Zn Alloys 30714.4 Tin Bronzes： Cu-Sn Alloys 31814.5 Silicon and Aluminum Bronzes 32014.6 Cast Copper-Base Alloys 321Chapter 15Magnesium Alloys 32315.1 Magnesium Alloy Designations 32315.2 The Nature of Magnesium Alloying 32615.3 Cast Magnesium Alloys 32815.4 Properties of Magnesium Alloys 337Chapter 16Titanium Alloys 34216.1 Unalloyed Titanium 34216.2 Phase Diagrams of Titanium Alloys 34516.3 Heat Treatment of Titanium Alloys 35116.4 Properties of Titanium Alloys 35316.5 Applications of Titanium Alloys Problems 359Chapter 17Metals for High-Temperature Service 36017.1 High-Temperature Performance of Refractory Metals 36117.2 Nickel- and Iron-Base Superalloys 36417.3 Cobalt-Base Superalloys 37017.4 Vanadium， Niobium， and Tantalum 37317.5 Chromium， Molybdenum， and Tungsten 37817.6 Refractory Metal Coatings 383SECTION 4Nonmetallic Materials andComposites Engineering 386Chapter 18Engineering Polymers 38718.1 Bonding and Structure in Polymers 38818.2 Generalized Properties of Polymers 39418.3 Olefin， Vinyl， and Related Polymers 39818.4 Thermoplastic Polymers 40218.5 Thermosetting Polymers 40518.6 Elastomeric Polymers 407Chapter 19Ceramics and Glasses 41019.1 A Ceramic Phase Diagram (AL2O3-SIO2) 41019.2 Traditional Ceramics： Clay， Refractories， and Abrasives 41119.3 Structure and Properties of Engineering Ceramics 41519.4 Characteristics of Glass 416Chapter 20Composite Materials 42520.1 Forms and Properties of Composite Reinforcing Materials 42620.2 Forms and Properties of Composite Matrix Materials 43020.3 Metal Matrix Composites 43220.4 Polymer Matrix Composites 43420.5 Ceramic Matrix Composites 43620.6 Carbon and Graphite Composites 436Index 439

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    工程材料的結(jié)構(gòu)與性能 PDF格式下載

---