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第1篇 材料学基础及常用航空工程材料1

第1章 材料的种类与性能1

1.1 材料的种类1

1.2 材料的性能3

1.2.1 静载荷作用下材料的力学性能3

1.2.2 动载荷作用下材料的力学性质6

1.2.3 材料高温和低温下的力学性能8

1.2.4 材料的物理性能9

1.2.5 材料的耐蚀性能10

1.2.6 材料的工艺性能11

第2章 金属的组织与结构12

2.1 金属的晶体和结晶12

2.1.1 金属晶体结构12

2.1.2 金属的结晶13

2.2 实际金属组织及其缺陷15

2.2.1 晶体缺陷类型15

2.2.2 晶体缺陷和材料性能的关系16

2.3 金属的合金、相和二元相图16

2.3.1 基本概念16

2.3.2 匀晶相图18

2.3.3 共晶相图21

2.3.4 其他相图25

2.3.5 合金相图与材料性能的关系25

2.4 铁碳合金相图27

2.4.1 铁碳合金相图中的基本相27

2.4.2 铁碳合金相图分析28

2.4.3 铁碳合金相变分析30

2.4.4 铁碳合金相图中的相和组织与合金的力学性能、工艺性能的关系31

第3章 铁合金材料的热处理及其改性34

3.1 概述34

3.2 钢加热时的组织变化34

3.2.1 加热温度34

3.2.2 钢加热时的组织转变——奥氏体化35

3.3 钢冷却时的组织变化37

3.3.1 共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线37

3.3.2 过冷奥氏体等温转变产物38

3.3.3 影响等温转变曲线的因素41

3.3.4 过冷奥氏体的连续冷却转变曲线43

3.4 钢的普通热处理44

3.4.1 钢的退火与正火44

3.4.2 钢的淬火46

3.4.3 钢的回火50

3.5 钢的表面热处理53

3.5.1 钢的表面淬火53

3.5.2 化学热处理55

3.5.3 表面复合热处理58

3.6 铸铁的热处理58

3.6.1 灰口铸铁的热处理59

3.6.2 球墨铸铁的热处理59

第4章 铁合金材料61

4.1 碳钢61

4.1.1 钢的分类61

4.1.2 碳钢中杂质元素的影响62

4.1.3 碳钢的编号和用途62

4.2 合金结构钢69

4.2.1 合金元素在钢中的作用69

4.2.2 合金钢的编号72

4.2.3 合金结构钢73

4.2.4 工具钢83

4.2.5 特殊性能钢90

4.3 铸铁99

4.3.1 铸铁的成分及性能99

4.3.2 铸铁的石墨化及影响因素100

4.3.3 铸铁的分类102

4.4 铁合金材料在航空航天中的应用105

4.4.1 中碳调质钢在航空航天中的应用105

4.4.2 其他钢种在航空航天中的应用106

第5章 非铁合金材料107

5.1 铝及其合金107

5.1.1 纯铝107

5.1.2 铝合金及其分类108

5.1.3 形变铝合金109

5.1.4 铸造铝合金111

5.1.5 铝合金的热处理114

5.1.6 铝合金在航空航天中的应用116

5.2 钛及其合金117

5.2.1 纯钛117

5.2.2 钛合金117

5.2.3 钛及其合金的热处理119

5.3 镁及镁合金119

5.3.1 纯镁120

5.3.2 镁合金120

5.3.3 变形镁合金121

5.3.4 铸造镁合金122

5.3.5 镁合金在航空航天中的应用122

5.4 铜及其合金123

5.4.1 纯铜123

5.4.2 铜合金124

5.4.3 黄铜127

5.4.4 青铜128

5.5 镍及镍合金129

5.5.1 镍的性质129

5.5.2 镍合金的分类和用途130

第6章 非金属材料及其改性134

6.1 非金属材料分类、结构和特点134

6.1.1 高分子材料134

6.1.2 陶瓷材料148

6.2 非金属材料的改性及其强化155

6.2.1 高分子材料的改性及强化155

6.2.2 陶瓷的增韧强化161

6.3 非金属材料在航空航天中的应用162

6.3.1 塑料在航空航天中的应用162

6.3.2 工程结构陶瓷材料在航空航天中的应用163

第7章 复合材料164

7.1 复合材料的复合形式和强化机理164

7.1.1 复合材料的分类164

7.1.2 复合材料强化机理164

7.1.3 复合材料的性能165

7.2 常用的复合材料特点和性能166

7.2.1 纤维增强复合材料（FRP）166

7.2.2 层合复合材料168

7.2.3 颗粒复合材料168

7.2.4 骨架复合材料169

7.3 复合材料的改性技术169

7.3.1 复合材料的改性及强化机理169

7.3.2 复合材料的界面设计原则169

7.4 复合材料在航空航天中的应用170

7.4.1 树脂基复合材料的应用171

7.4.2 陶瓷基复合材料的应用172

7.4.3 金属基复合材料的应用173

7.4.4 层合复合材料及其应用174

7.4.5 功能复合材料174

第8章 功能材料及航空新材料175

8.1 功能材料175

8.1.1 功能材料的概念与特点175

8.1.2 功能材料的分类176

8.1.3 航空航天常用的功能材料177

8.2 航空新材料180

8.2.1 超塑性合金180

8.2.2 快速凝固合金182

8.2.3 非晶合金及纳米材料184

第9章 零件失效及选材原则187

9.1 失效分析187

9.1.1 零件的失效形式及原因187

9.1.2 零件失效分析的一般方法192

9.1.3 零部件失效分析实例192

9.2 选材方法和原则194

9.2.1 选材的基本原则194

9.2.2 典型零部件选材及工艺分析197

第2篇 材料成形工艺基础202

第10章 铸造工艺基础202

10.1 铸造理论基础202

10.1.1 液态合金的充型能力203

10.1.2 铸件的收缩205

10.1.3 铸件缺陷206

10.2 铸造成形工艺210

10.2.1 砂型铸造210

10.2.2 特种铸造222

10.2.3 各种铸造方法选择原则228

10.2.4 铸件结构设计230

10.2.5 常用合金铸造生产特点236

10.3 现代铸造技术简介241

10.3.1 实型铸造241

10.3.2 陶瓷型铸造242

10.3.3 连续铸造243

10.3.4 磁型铸造244

10.3.5 铸造技术的发展趋势245

第11章 锻压工艺基础246

11.1 压力加工理论基础247

11.1.1 金属塑性变形的实质247

11.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响248

11.2 锻造及其工艺基础251

11.2.1 锻造加工理论基础251

11.2.2 常用锻造方法254

11.3 冲压及其工艺基础266

11.3.1 板料冲压成形原理266

11.3.2 板料冲压的工艺特点与应用266

11.3.3 板料冲压的基本工序266

11.3.4 冲压模具268

11.4 现代压力加工技术与发展动向270

第12章 焊接工艺基础275

12.1 焊接理论基础275

12.1.1 焊接工艺方法的分类275

12.1.2 焊接工艺的特点275

12.1.3 焊接工艺的基本理论276

12.1.4 焊接工艺的应用283

12.2 常见的焊接工艺方法284

12.2.1 熔焊284

12.2.2 压焊289

12.2.3 钎焊292

12.3 常用材料焊接和焊接件设计293

12.3.1 金属材料的焊接性293

12.3.2 钢的焊接294

12.3.3 铸铁的补焊295

12.3.4 常用非铁合金材料的焊接296

12.3.5 焊接件设计299

12.4 焊接新技术和发展趋势301

12.4.1 焊接新技术301

12.4.2 其他先进焊接方法简介306

12.4.3 焊接技术的发展趋势307

第13章 非金属材料成形工艺310

13.1 陶瓷件成形工艺310

13.1.1 配料310

13.1.2 成形311

13.1.3 烧结315

13.2 塑料件成形工艺316

13.2.1 塑料的可加工性及其注意点316

13.2.2 常用塑料成形工艺317

第14章 复合材料成形工艺323

14.1 复合材料通用制备法323

14.1.1 颗粒、晶须、短纤维增强复合材料323

14.1.2 纤维增强体增强复合材料323

14.2 树脂基复合材料的成形方法325

14.2.1 热固性树脂基复合材料（RMC）的成形325

14.2.2 热塑性树脂基复合材料的成形329

14.3 金属基复合材料的成形方法329

14.3.1 液态金属浸润法330

14.3.2 扩散黏结法331

14.3.3 粉末冶金法332

14.3.4 喷雾共淀积法335

14.4 陶瓷基复合材料的成形方法335

14.4.1 浆体浸渗工艺335

14.4.2 气—液反应工艺336

14.4.3 化学气相渗透法336

14.4.4 纳米复合技术337

14.5 碳／碳复合材料（C/C）的成形方法337

14.5.1 增强剂碳纤维预成形工艺337

14.5.2 基体碳和预成形的碳纤维的熔合致密工艺338

参考文献339