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第1章 材料与人类1

1.1 材料与人类文明1

1.2 材料科学与工程的兴起5

1.3 材料科学与工程的内涵6

1.4 材料设计与材料选择9

1.5 材料循环11

本章小结13

思考题与习题13

扩展阅读材料1：超级钢14

扩展阅读材料2：生态环境材料15

第2章 工程材料概述18

2.1 金属材料18

2.2 陶瓷材料27

2.3 高分子材料32

2.4 复合材料35

2.5 功能材料38

本章小结40

思考题与习题41

扩展阅读材料3：高性能轻合金41

扩展阅读材料4：高温结构材料44

第3章 工程材料的基本性能47

3.1 概述——材料性能的基本特征47

3.2 工程材料的力学性能50

3.3 工程材料的物理性能67

3.4 工程材料的化学性能74

3.5 不同类型材料的主要性能比较77

本章小结84

思考题与习题84

扩展阅读材料5：超硬材料84

扩展阅读材料6：钨合金和穿甲弹86

第4章 材料的原子结构和原子间结合键89

4.1 材料的结构与结构层次89

4.2 孤立原子的特性92

4.3 原子间作用力和结合能96

4.4 原子间的结合键——一次键99

4.5 原子间的结合键——二次键103

4.6 原子间结合键与材料性质Ⅰ——材料类型及一些原子参数106

4.7 原子间结合键与材料性质Ⅱ——弹性模量及其他相关性质112

本章小结115

思考题与习题116

扩展阅读材料7：高分子材料的结构层次116

扩展阅读材料8：材料结构层次的耦合和脱耦118

第5章 固体材料中原子的排列与缺陷121

5.1 聚集态与原子排列121

5.2 固体材料中原子的周期排列结构124

5.3 无机非金属材料（陶瓷）的结构130

5.4 有机聚合物的原子排列136

5.5 晶体材料的结构不完整性139

5.6 原子排列与材料行为及性能Ⅰ：材料密度、各类材料的性能145

5.7 原子排列与材料行为及性能Ⅱ：晶体滑移、各向异性和同素异构147

本章小结150

思考题与习题151

扩展阅读材料9：准晶体151

扩展阅读材料10：石墨烯、富勒烯和纳米碳管153

第6章 固体材料热力学状态：自由能、相图、相与组织156

6.1 材料系统的熵、自由能与相平衡156

6.2 材料系统影响自由能的因素162

6.3 材料中的相组成167

6.4 材料中的热力学Ⅰ：自由能曲线与材料相图173

6.5 材料中的热力学Ⅱ：金属和陶瓷的一元相图与二元相图176

6.6 材料中的热力学Ⅲ：显微组织形貌及其对材料性能的影响181

本章小结188

思考题与习题188

扩展阅读材料11：橡胶的熵致弹性189

扩展阅读材料12：相变效应与“锡疫”191

第7章 固体材料动力学过程：激活与扩散及相关材料行为193

7.1 材料状态的改变、过程与激活能193

7.2 玻尔兹曼分布与阿伦尼乌斯定律及其应用196

7.3 金属材料中的原子扩散过程199

7.4 离子晶体、共价晶体和聚合物中的扩散204

7.5 材料中的动力学Ⅰ：扩散有关的几个材料行为206

7.6 材料中的动力学Ⅱ：材料的相变与相变动力学特征210

7.7 材料中的动力学Ⅲ：高聚物的结晶219

本章小结222

思考题与习题222

扩展阅读材料13：软物质材料222

扩展阅读材料14：材料中的耗散结构225

第8章 工程材料强化与韧化的主要途径229

8.1 晶体中的位错与材料强度229

8.2 金属材料强化的基本途径234

8.3 金属材料的断裂与韧化途径242

8.4 陶瓷材料的强韧化251

8.5 高分子材料的强韧化254

8.6 材料表面强化及表面改性处理技术258

本章小结263

思考题与习题263

扩展阅读材料15：芳纶纤维264

扩展阅读材料16：ZrO2陶瓷的相变增韧266

第9章 工程材料的制备268

9.1 金属冶炼概述268

9.2 钢铁的冶炼270

9.3 有色金属冶炼和粉末冶金介绍278

9.4 高聚物材料的制备280

9.5 陶瓷材料的制备283

9.6 复合材料的制备287

9.7 现代特殊材料的制备简介291

本章小结296

思考题与习题297

扩展阅读材料17：碳纤维及其制备297

扩展阅读材料18：极端条件下的材料制备299

主要参考文献302