材料工程基础

1 绪论

1.1 材料发展概要

1.1.1 石器时代

1.1.2 青铜器时代

1.1.3 铁器时代

1.1.4 钢铁工业和有色金属的发展

1.1.5 非金属材料的发展

1.1.6 复合材料及新材料技术的发展

1.2 材料应用现状

1.3 新材料的发展趋势

1.4 材料科学与工程简介

1.4.1 材料科学与工程学科的形成

1.4.2 材料科学与工程的内容

1.4.3 材料科学与工程的特点

1.5 材料的分类

1.5.1 金属材料

1.5.2 高分子材料

1.5.3 陶瓷材料

1.5.4 复合材料

1.6 材料加工工程简介

1.6.1 材料加工工艺I

1.6.2 新一代材料加工技术

1.6.3 材料加工过程的计算机建模与仿真

1.6.4 材料加工对结构和性能的影响

2 原子结构与原子间结合键

2.1 原子结构

2.2 原子序数和原子质量

2.2.1 原子序数

2.2.2 核素与同位素

2.2.3 原子质量与相对原子质量

2.3 原子的电子层结构

2.3.1 核外电子的运动状态

2.3.2 多电子原子轨道的能级

2.3.3 原子的电子层结构

2.3.4 原子的电子层结构与元素周期律、周期表

2.3.5 原子结构与元素性质

2.4 原子的结合键

2.4.1 一次键

2.4.2 二次键

2.4.3 混合键

2.4.4 结合键的本质及原子间距

2.4.5 结合键与性能

3 晶体结构

3.1 晶体特征

3.2 空间点阵与晶胞

3.2.1 空间点阵和晶格

3.2.2 晶胞

3.3 晶系与布拉菲点阵

3.4 晶向与晶向指数

3.4.1 立方晶系的晶向指数

3.4.2 六方晶系的晶向指数

3.5 晶面与晶面指数

3.5.1 立方晶系的晶面指数

3.5.2 六方晶系的晶面指数

3.6 晶带和晶面间距

3.6.1 晶带

3.6.2 晶面间距

3.7 典型的金属晶体结构

3.7.1 体心立方晶胞

3.7.2 面心方立晶胞

3.7.3 密排六方晶胞

3.7.4 三种典型晶体结构的比较

3.8 原子体密度、面密度和线密度

3.8.1 原子体密度

3.8.2 原子面密度

3.8.3 原子线密度

3.9 多晶型性与同素异构转变

3.10 单晶与多晶

3.11 离子晶体结构与共价晶体结构

3.11.1 离子晶体结构

3.11.2 共价晶体结构

3.12 微晶、准晶与液晶

3.12.1 微晶

3.12.2 准晶

3.12.3 液晶

3.13 合金相结构

3.13.1 固溶体

3.13.2 中间相

3.14 晶体缺陷

3.14.1 点缺陷

3.14.2 线缺陷

3.14.3 面缺陷

3.15 非晶态合金

3.16 用X射线衍射法分析晶体结构

4 固体中的扩散

4.1 概述

4.1.1 扩散机制

4.1.2 扩散的驱动力

4.1.3 固态扩散的分类

4.2 扩散定律

4.2.1 稳态扩散与扩散第一定律

4.2.2 非稳态扩散与扩散第二定律

4.3 影响扩散的因素

4.3.1 温度的影响

4.3.2 晶体结构的影响

4.3.3 基体金属的性质

4.3.4 固溶体类型对扩散的影响

4.3.5 固溶体浓度对扩散的影响

4.3.6 晶体缺陷的影响

4.4 反应扩散

4.4.1 反应扩散的过程及特点

4.4.2 反应扩散的实例

4.5 离子晶体和共价晶体中的扩散

4.5.1 离子晶体中的扩散

4.5.2 共价晶体中的扩散

4.6 纳米晶体材料的扩散

4.7 非晶体中的扩散

4.8 扩散与材料加工

4.8.1 扩散与晶粒长大

4.8.2 钢的气体渗碳表面硬化

4.8.3 硅晶片的掺杂扩散

4.8.4 扩散焊

4.8.5 扩散与烧结和粉末冶金

5 材料的固化

5.1 材料固化的概念与特征

5.1.1 材料固化的概念

5.1.2 材料固化的特征

5.2 金属的结晶

5.2.1 金属结晶的条件与过程

5.2.2 形核

5.2.3 晶核长大

5.2.4 金属铸锭的组织

5.3 高聚物的固化

5.3.1 固化过程及特点

5.3.2 二次结晶与热处理

5.4 材料固化理论的应用

5.4.1 细化晶粒

5.4.2 液态急冷技术

5.4.3 单晶的制取

5.4.4 定向凝固

5.4.5 微重力（太空失重）条件下的材料固化

6 相图

7 固态相变与金属热处理

8 金属的力学性能及其他性能

9 高分子材料的结构与性能

10 陶瓷的结构与性能

参考文献

本书阐述了材料科学与工程的基础理论及其在材料加工工程中的应用，介绍了材料的成分、加工工艺、组织结构和性能之间的关系。主要包括原子结构与原子间结合键、晶体结构、固体中的扩散、材料的固化、相图、固态相变与金属热处理、金属的力学性能及其他性能、高分子材料的结构与性能、陶瓷的结构与性能等内容。本书可作为高等院校材料科学与工程、材料加工工程和机械工程类专业学生的教材，也可供有关工程技术人员学习、参考。本书为北京高等教育精品教材。