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SECTION 1
Introductory Materials
Concepts 1
Chapter 1
Structure and Properties
1.1 Atomic Packing 2
1.2 Crystal Structure 7
1.3 Grain Structure 12
1.4 Mechanical Properties and Testine 16
1.5 Physical Properties 26
1.6 Characteristics of Unalloyed Solids 32
Chapter 2
Deterioration of Material
Properties 44
2.1 Fracture in a Ductile Material 46
2.2 Fracture in a Brittle Material 47
2.3 Suppression of Brittle Fracture 49
2.4 Linear Elastic Fracture Mechanics 52
2.5 Property Deterioration at High Temperature 53
2.6 Property Deterioration from Cyclic Loading 56
SECTION 2
Strengthening Mechanisms 59
Chapter 3
Solid-Solution Strengthening 60
3.1 Formation of Solid Solutions 60
3.2 Mechanism of Solidification 62
3.3 Solidification of Pure Metals 65
3.4 Solidification of Metal Alloys 68
3.5 Diffusion 71
3.6 Segregation in Metal Alloys 76
3.7 Real Solid Solutions 79
3.8 General Properties of Solid Solutions 80
Chapter 4
Deformation Hardening and
Annealing 86
4.1 Plasticity of Metals 86
4.2 Property Changes in Deformation-Hardened Metals 95
4.3 Annealing 98
4.4 Property Changes in Annealed Metals 105
4.5 Preferred Orientation and Directional Properties 107
Chapter 5
Multiphase Strengthening 111
5.1 Binary Eutectics 111
5.2 Intermetallic Compounds 114
5.3 Multicomponent Eutectics 115
5.4 Microstmcture of Multiphase Materials 116
5.5 Generalized Properties of Multiphase Materials 124
Chapter 6
Precipitation Hardening 127
6.1 General Mechanism of Precipitation Hardening 127
6.2 Precipitation from Solid Solution 129
6.3 Stages of Precipitation Hardening 131
6.4 Variables Affecting Precipitation Hardening 136
6.5 Precipitation Hardening of Cu-Be Alloys 141
Chapter 7
Martensitic Transformation 144
7.1 The Fe-Fe3C Phase Diagram 144
7.2 Alloys of Iron and Carbon 147
7.3 Microstructure of Nonharclened Steel 151
7.4 Heat Treatment of Eutectoid Steel 156
7.5 The Martensite Transformation 160
7.6 Heat Treatment of Noneutectoid Steels 165
7.7 Physical Property Changes During Martensite Formation 169
7.8 Tempering of Martensite 171
7.9 Microstructure of Isothermally Transformed Steel 173
7.10 Generalized Properties of Heat-Treated Steels 183
SECTION 3
Metallic Materials
Engineering 188
Chapter 8
Low-Carbon Steels 189
8.1 Terms Related to Steelmaking Processes 189
8.2 Grain Size of Steel 191
8.3 Nonhardenable Low-Carbon Steels 193
8.4 High-Strength, Low-Alloy (HSLA) Steels 200
8.5 Welding of Low-Carbon Steel 203
8.6 Surface Hardening of Low-Carbon Steel 206
Chapter 9
Medium-Carbon Steels 211
9.1 Classification of Medium-Carbon Steels 212
9.2 Hardenable Carbon Steels 214
9.3 Hardenable Alloy Steels 216
9.4 Austempering and Marquenching 223
9.5 Ultra-High-Strength Steels 224
9.6 Special Processing of Steel 227
Chapter 10
High-Carbon Steels 230
10.1 Classification of High-Carbon Steels 230
10.2 Heat Treatment of High-Carbon Steels 232
10.3 Cemented Carbides 245
Chapter 11
Stainless Steels 248
11.1 Phase Diagrams of Stainless Steels 248
11.2 Stainless-Steel Alloy Designations 252
11.3 Heat Treatment of Stainless Steels 253
11.4 Mechanical Properties of Stainless Steels 254
11.5 Corrosion Resistance of Stainless Steels 257
Chapter 12
Cast Irons 263
12.1 Cast Iron (Fe-C-Si) Phase Diagram 263
12.2 Gray Cast Iron Solidification 264
12.3 Ductile Cast Iron Solidification 268
12.4 Concepts of Graphitization in Cast Iron 269
12.5 Properties of Cast Irons 272
Chapter 13
Aluminum Alloys 279
13.1 Work-Hardenable Wrought Aluminum Alloys 281
13.2 Heat-Treatable Aluminum Alloys 282
13.3 Cast Aluminum Alloys 284
13.4 Residual Stresses in Aluminum Alloys 295
13.5 Aluminum-Lithium Alloys 299
Chapter 14
Copper and Copper Alloys 303
14.1 Copper Alloy Designations 303
14.2 Unalloyed Coppers 304
14.3 Brasses: Cu-Zn Alloys 307
14.4 Tin Bronzes: Cu-Sn Alloys 318
14.5 Silicon and Aluminum Bronzes 320
14.6 Cast Copper-Base Alloys 321
Chapter 15
Magnesium Alloys 323
15.1 Magnesium Alloy Designations 323
15.2 The Nature of Magnesium Alloying 326
15.3 Cast Magnesium Alloys 328
15.4 Properties of Magnesium Alloys 337
Chapter 16
Titanium Alloys 342
16.1 Unalloyed Titanium 342
16.2 Phase Diagrams of Titanium Alloys 345
16.3 Heat Treatment of Titanium Alloys 351
16.4 Properties of Titanium Alloys 353
16.5 Applications of Titanium Alloys Problems 359
Chapter 17
Metals for High-Temperature Service 360
17.1 High-Temperature Performance of Refractory Metals 361
17.2 Nickel- and Iron-Base Superalloys 364
17.3 Cobalt-Base Superalloys 370
17.4 Vanadium, Niobium, and Tantalum 373
17.5 Chromium, Molybdenum, and Tungsten 378
17.6 Refractory Metal Coatings 383
SECTION 4
Nonmetallic Materials and
Composites Engineering 386
Chapter 18
Engineering Polymers 387
18.1 Bonding and Structure in Polymers 388
18.2 Generalized Properties of Polymers 394
18.3 Olefin, Vinyl, and Related Polymers 398
18.4 Thermoplastic Polymers 402
18.5 Thermosetting Polymers 405
18.6 Elastomeric Polymers 407
Chapter 19
Ceramics and Glasses 410
19.1 A Ceramic Phase Diagram (AL2O3-SIO2) 410
19.2 Traditional Ceramics: Clay, Refractories, and Abrasives 411
19.3 Structure and Properties of Engineering Ceramics 415
19.4 Characteristics of Glass 416
Chapter 20
Composite Materials 425
20.1 Forms and Properties of Composite Reinforcing Materials 426
20.2 Forms and Properties of Composite Matrix Materials 430
20.3 Metal Matrix Composites 432
20.4 Polymer Matrix Composites 434
20.5 Ceramic Matrix Composites 436
20.6 Carbon and Graphite Composites 436
Index 4392100433B
《工程材料的结构与性能(第5版)(影印版)》是为满足国内工科院校材料专业学生了解和掌握工程材料的结构与性能而引进出版的。《工程材料的结构与性能(第5版)(影印版)》提供了最新的各种工程材料介绍,包括金属、合金、高分子材料、陶瓷以及复合材料。特别适合于把材料作为基础的介绍性课程学习的学生,或着眼于材料的结构与性能学习的学生使用。
《工程材料的结构与性能(第5版)(影印版)》体系简单,侧重晶体结构、机械性质、相图与制备、各类重要合金,以及非金属工程材料。它主要分四个部分:第一部分主要阐述晶体结构、点阵缺陷、化学键,以及机械与物理性能。第二部分主要讨论金属材料的强化理论与制备方法。比如固溶强化、加工硬化与热处理、多相强化、弥散析出强化,以及马氏体相变强化。第一、二部分是材料科学与工程中至关重要的核心和基本概念。第三部分是对各类金属工程材料的分类与介绍。详细讨论了各种钢材,例如低碳钢、中碳钢与高碳钢的特性、制备,以及应用。同时系统地介绍了各类合金钢,比如不锈钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金,以及高温合金等。对于金属冶金专业的学生来说,这个部分是至关重要的。第四部分囊括了工业应用中其他大部分非金属材料,比如高分子材料、陶瓷材料,以及复合材料。这些章节不仅给出了这些重要材料的标定、规格和类型,而且阐述了它们的特性、应用范围和制备条件。因而,第四部分对于非材料专业的工科学生,在掌握工程材料的一般知识方面有着极为重要的意义。尤其对于那些需要在工程实践中广泛接触材料应用的专业,比如航空、机械、土木、环境和化工等专业。
可以通过实验、测试、比较等方式来评估工程材料的性能,从而选择最适合工程需要的材料。
工程材料的性能优良,可以提高工程的质量和安全性,从而降低工程造价。
用于机械、车辆、船舶、建筑、化工、能源、仪器仪表、航空航天等工程领域的材料。用来制造工程构件和机械零件,也包括一些用于制造工具的材料和具有特殊性能的材料。工程材料有各种不同的分类方法。一般都将工程材料...
材料结构与性能
5 以材料受力的情况为主线,分别是材料的弹性变形、塑性变形和断裂 弹性变形 ----可逆、虎克定律 塑性变形 ----特点是不可逆、机制是滑移和孪晶,陶瓷中特色还有:蠕变和高温粘性 流动 断裂 ----理论、强度、结构、方式和加载方式 应力:单位面积上所受内力 由于材料的面积在外力作用下,可能有变化, A 就有变化,有名义应力和实际(真 实)应力 应变:描述物质内部各质点之间的相对位移 名义位移的应变: 实际应变和 L0 有关,可以通过公式推导获得 应力和应变之间关系 ----虎克定律 弹性常数与原子间结合力的关系 弹性模量 E是原子之间的结合力的一个标志 结合键、原子之间的距离、外力作用也将改变弹性模量的值 温度升高,原子之间距离变大,弹性模量下降 显微结构对弹性常数的影响 工程陶瓷具有非常复杂的显微结构特征:包括晶粒、异相、气孔、杂质等,计算材 料的弹性模量和切变模量将非常困难 一般
工程材料的分类与性能(ppt15页)
工程材料的分类与性能(ppt15页)
内容简介
《材料的结构、组织与性能》从材料的原子排列出发,首先阐述各种材料的基本结构、相的分类与结构,各种材料的基本相组成,并重点阐述相图及相变的基本规律;其次介绍材料的力学、物理和化学基本性质及变化的基础理论;最后介绍金属材料、高分子材料及无机非金属材料的基本知识,使读者初步掌握材料的化学成分、相的组成和微观组织与宏观性能之间关系的基本理论、了解常用材料化学组成、特点、制备和加工技术,具备初级选材的能力。2100433B
材料的原子和电子结构
1.1 材料的原子结构和键合特征
1.1.1 元素周期律和原子结构参数
1.1.2 化学键概念及其应用
1.1.3 化学键的性质
1.2 材料的电子结构
1.2.1 原子的电子排列
1.2.2 能带结构与物理性能
1.2.3 半导体材料的电子结构
参考文献
思考题
材料的晶体结构
2.1 晶体的几何构成
2.1.1 空间点阵
2.1.2 布拉菲点阵
2.1.3 晶体的对称性
2.1.4 晶体的物理性能与结构对称性间的关系
2.2 晶体的结合
2.2.1 原子间的结合力与结合能
2.2.2 纯金属晶体
2.2.3 离子晶体
2.2.4 共价晶体
2.2.5 分子晶体
2.3 液晶结构
2.3.1 热致液晶
2.3.2 溶致性液晶
2.3.3 聚合物液晶
2.3.4 液晶的物理性质
参考文献
思考题
晶体结构的缺陷
3.1 缺陷的定义及分类
3.2 点缺陷
3.2.1 空位和间隙原子的结构
3.2.2 空位和间隙原子的形成能与热平衡浓度
3.2.3 离子晶体的点缺陷
3.2.4 杂质缺陷
3.2.5 电子缺陷
3.2.6 缺陷化学基础
3.3 位错
3.3.1 位错的弹性性质
3.3.2 位错的能量与线张力
3.3.3 位错的受力
3.3.4 位错与其他缺陷间的交互作用
3.4 典型晶体中的位错
3.4.1 面心立方晶体中的位错
3.4.2 体心立方晶体中的位错
3.4.3 密排六方晶体中的位错
3.5 晶体的界面
3.5.1 晶界
3.5.2 相界面
3.5.3 反向畴界
3.5.4 铁电畴界
3.6 晶体缺陷与材料性能
3.6.1 缺陷对材料物理性能的影响
3.6.2 缺陷与材料的力学性能
参考文献
思考题
钢铁材料的组织与性能
4.1 马氏体组织与性能
4.1.1 马氏体的晶体结构
4.1.2 马氏体的组织形貌
4.1.3 马氏体组织的强度
4.1.4 马氏体组织的断裂韧性
4.1.5 马氏体组织的疲劳强度
4.2 贝氏体组织结构与性能
4.2.1 贝氏体的组织结构
4.2.2 贝氏体组织的强度
4.2.3 贝氏体组织的断裂韧性
4.2.4 贝氏体组织的疲劳强度
4.2.5 贝氏体/马氏体复相组织的性能
4.3 珠光体组织与性能
4.3.1 珠光体组织结构
4.3.2 珠光体组织的强度
4.3.3 珠光体组织的断裂韧性
4.3.4 珠光体组织的疲劳强度
参考文献
思考题
轻合金的组织与性能
5.1 铝及其合金的组织与性能
5.1.1 铝及其合金简介
5.1.2 铝合金组织与强化机理
5.1.3 铝合金的断裂韧性
5.1.4 铝合金的疲劳性能
5.2 镁及镁合金的组织结构与性能
5.2.1 镁及镁合金的基本特性
5.2.2 镁合金的组织特点
5.2.3 镁合金的强度
5.2.4 镁合金的断裂韧性
5.2.5 镁合金的疲劳强度
5.2.6 镁合金的蠕变性能
5.3 钛及钛合金的结构与性能
5.3.1 钛及钛合金的组织结构
5.3.2 钛合金的力学性能
参考文献
思考题
磁性材料及性能
6.1 材料的结构与磁性
6.1.1 材料的磁性
6.1.2 磁化过程
6.2 磁性材料
6.2.1 R-Fe-B的结构与性能
6.2.2 Sm2Fel7N的结构与性能
6.2.3 纳米晶复合磁性材料
参考文献
思考题
非晶合金材料
7.1 非晶合金与非晶态转变
7.2 非晶合金的结构特征
7.2.1 衍射法结构表征
7.2.2 短程有序
7.2.3 非晶结构模型
7.3 非晶合金的物理性能
7.3.1 力学性能
7.3.2 耐腐蚀性能
7.3.3 磁学性能
7.3.4 其他特性
7.4 大块非晶合金
7.4.1 大块非晶合金的晶化
7.4.2 大块非晶合金的制备
7.4.3 合金成分设计原则
7.4.4 重要大块非晶合金
7.4.5 大块非晶合金应用展望
参考文献
思考题
结构陶瓷的结构与性能
8.1 原子结合键与晶体类型
8.1.1 离子键与离子晶体
8.1.2 共价键与共价晶体
8.1.3 范德瓦尔斯键
8.1.4 陶瓷的典型晶体结构
8.1.5 硅酸盐的晶体结构
8.2 陶瓷材料的显微组织
8.3 陶瓷的强度与断裂
8.3.1 陶瓷的弹性模量
8.3.2 陶瓷材料的强度
8.3.3 陶瓷材料的塑性变形
8.3.4 陶瓷材料的断裂韧性
8.3.5 陶瓷材料的抗热震性能
8.3.6 氧化铝陶瓷
8.3.7 氧化锆陶瓷
8.3.8 氮化物陶瓷
参考文献
思考题
超导材料
9.1 超导材料的基本特性
9.2 超导微观理论
9.3 超导材料的结构和性质
9.3.1 低温超导材料
9.3.2 高温超导材料
9.4 超导材料的结构性能分析方法
9.5 超导材料的应用
参考文献
思考题
光学功能材料
10.1 光学功能材料的基本概念与分类
10.2 光学功能材料的结构设计
10.2.1 结构设计原理
10.2.2 结构设计方法
10.3 典型倍频晶体的结构与性能
10.3.1 铌酸锂晶体的结构与性能关系
10.3.2 磷酸二氢钾族晶体的结构与性能关系
10.3.3 硼酸盐晶体的结构与性能关系
参考文献
思考题
全书共10章,分别讲述了材料的原子和电子结构、晶体结构、晶体结构的缺陷、钢铁材料的组织与性能、轻合金的组织与性能、磁性材料、非晶合金、结构陶瓷材料以及超导材料的结构与性能。重点在于阐述不同材料的组织结构与材料性能之间的关系,使读者能够从材料的组织结构设计的角度来理解材料的研究和开发。
《材料结构与性能》作为材料科学与工程专业高年级本科生和研究生的教材,也可作为科技人员系统学习材料结构与性能知识的参考书。