材料工程基础（鲁玺丽）_鲁玺丽、陈枫、田兵主编_9787122465290

本书以材料制备-加工工艺-常用工程材料-典型工程应用为主线进行编写，涵盖材料工程相关的基础理论，侧重于培养学生分析问题和解决材料领域实际工程技术问题的基本能力，提高学生的工程素质和创新思维能力。本书主要包括金属冶金、金属材料的加工工艺理论、钢铁材料工程、有色金属材料工程、高分子材料工程、陶瓷材料工程、复合材料工程、功能材料及应用等内容，并针对零件的失效分析、选材、制备及制定工艺方案等核心工程技术内容进行了系统的介绍。本书兼有基础性、知识性、实用性与实践性等特点，既可作为材料科学与工程专业或相关专业的基础课教材，也可作为材料专业工程技术人员的参考书。

材料工程基础是材料科学与工程专业的一门专业基础课程，是帮助材料科学与工程专业的学生从材料科学基础向材料加工和应用跨越的一门重要课程。《中国材料工程大典》中指出“广义的材料工程包括材料制备、测试和加工成形过程”，因此材料制备和加工过程中所涉及的技术和方法问题皆属于材料工程基础问题，而各大材料体系如金属材料工程、高分子材料工程、无机非金属材料工程和复合材料工程等则为具体工程实际应用，也就是说材料工程主要包括两方面的内容，即材料的制备及成形工艺和工程材料。本书以教学基本要求为出发点，以基本知识和基本技能的传授为主线，在工程应用环节上将不同材料体系在工程领域的新技术、最新科研成果和工程应用案例讲解编写到教材中，体现了制造技术和工程材料的发展。本书注重学生获取知识，在内容的选择和安排上既系统丰富又重点突出，在课程难点和重点把握上，强调 “自主学习”的理念，根据教学规律设计相对丰富的助学、导学内容，每章前有“导读”、“学习目标”和“教学重点和难点”；为了帮助学生加深对课程内容的理解，掌握和巩固所学的知识，训练学生独立分析和解决问题的能力，每章后有“思考题”和“自测题”，自测题在网上有对应的解答，以帮助学生自己检验学习效果。让学生通过这门课程的学习，除了掌握材料工程方面基础的、共性的具体知识外，还能够了解相关新技术、科研成果和工程应用进展，学会如何分析和解决实际工程问题，建立基本的工程思维方式，提升工程应用和创新能力，培养出适应相关工程领域要求的材料科学与工程专业技术人才。本书的编写思路：按照材料体系划分为四大类，即金属材料工程、高分子材料工程、陶瓷材料工程和复合材料工程，在每一大类中，以材料制备-加工工艺-典型材料-典型工程应用为主线展开，既保证了基本教学信息和知识点的基础性和宽泛性，又体现出具体内容的针对性和深入性。本书的主要内容包括：金属冶金、金属材料的加工工艺理论、钢铁材料工程、有色金属材料工程、高分子材料工程、陶瓷材料工程、复合材料工程、功能材料及应用。本书的编写分工如下：第1章和第2章由田兵编写，第3章由鲁玺丽和田兵编写，第4章、第7章和第8章由陈枫编写，绪论、第5章和第6章由鲁玺丽编写。全书由薛丽莉主审。感谢哈尔滨工程大学教材建设资金的资助。我们深感才疏学浅，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评、指正。编者 2024年8月

0绪论 0.1材料工程的内涵 001 0.2材料工程与环境及可持续发展 001 第1章金属冶金 1.1冶金工程基础 003 1.1.1原子间的键合 003 1.1.2结合键与原子间距的关系 007 1.1.3结合键与性能的关系 008 1.2钢铁冶炼 009 1.2.1钢铁冶金热力学基本原理 009 1.2.2生铁冶炼 011 1.2.3钢的冶炼 016 1.3有色金属冶炼 022 1.3.1有色金属冶炼方法 022 1.3.2典型有色金属冶金 023 本章小结 032 思考题与练习题 032 自测题 033 参考文献 033 第2章金属材料的加工工艺理论 2.1金属材料液态成形 034 2.1.1液态成形基本理论 034 2.1.2铸造工艺方法 038 2.2金属塑性成形 042 2.2.1塑性成形基础理论 042 2.2.2塑性成形工艺设计 047 2.2.3塑性成形方法及应用 051 2.3金属材料的焊接 055 2.3.1焊接基本理论 056 2.3.2常用焊接基本方法 060 2.4金属材料的表面工程技术 069 2.4.1表面合金化技术 069 2.4.2表面覆盖和覆膜技术 072 2.4.3表面组织转化 077 本章小结 080 思考题 080 自测题 080 参考文献 081 第3章钢铁材料工程 3.1碳素钢概述 082 3.1.1碳素钢的化学成分和分类 083 3.1.2碳素结构钢 084 3.1.3优质碳素结构钢 085 3.1.4碳素工具钢 086 3.2钢的合金化原理 088 3.2.1钢中合金元素及其分类依据 088 3.2.2合金元素对钢的作用 089 3.3合金结构钢 096 3.3.1工程构件用钢 096 3.3.2机械零件用钢 099 3.3.3机械零件的失效和选材原则 109 3.3.4典型工件的选材及工艺路线设计 117 3.4合金工具钢 124 3.4.1刃具钢 124 3.4.2模具钢 128 3.4.3量具钢 132 3.5特殊性能钢 133 3.5.1不锈钢 133 3.5.2耐热钢和高温合金 136 3.5.3耐磨钢 139 3.6铸铁 140 3.6.1铸铁的特点及分类 140 3.6.2铸铁的结晶及石墨化 141 3.6.3常用铸铁及其工程应用 143 本章小结 151 思考题与练习题 151 自测题 152 参考文献 152 第4章有色金属材料工程 4.1概述 154 4.2铝及铝合金 156 4.2.1纯铝 157 4.2.2铝的合金化及分类 157 4.2.3铝合金的热处理 159 4.2.4变形铝合金 161 4.2.5铸造铝合金 162 4.3铜及铜合金 164 4.3.1纯铜 164 4.3.2铜的合金化及分类 164 4.4钛及钛合金 167 4.4.1纯钛 167 4.4.2钛的合金化及分类 168 4.4.3钛合金的热处理 171 4.5镁及镁合金 173 4.5.1镁合金的分类 173 4.5.2典型镁合金 175 本章小结 176 思考题与练习题 176 自测题 177 参考文献 177 第5章高分子材料工程 5.1高分子材料概述 179 5.1.1高分子材料的基本概念 179 5.1.2高分子材料的分类 180 5.1.3高分子材料的结构 181 5.1.4高分子材料的性能 185 5.2高分子材料的合成 187 5.2.1加聚反应 187 5.2.2缩聚反应 190 5.3高分子材料的成型和加工 191 5.3.1挤出成型 191 5.3.2注射成型 192 5.3.3压制成型 194 5.3.4吹塑成型 195 5.4高分子合成材料 195 5.4.1塑料 195 5.4.2橡胶 206 5.4.3合成纤维 210 5.4.4胶黏剂和涂料 214 本章小结 218 思考题与练习题 218 自测题 219 参考文献 219 第6章陶瓷材料工程 6.1陶瓷材料概述 221 6.1.1陶瓷材料的定义及分类 221 6.1.2陶瓷材料的制备工艺 222 6.1.3陶瓷材料的组织与结构 226 6.1.4陶瓷材料的性能 229 6.2普通陶瓷 231 6.2.1普通日用陶瓷 231 6.2.2普通工业陶瓷 232 6.3特种陶瓷 233 6.3.1氧化物陶瓷 233 6.3.2氮化物陶瓷 236 6.3.3碳化物陶瓷 237 6.4功能陶瓷 238 6.4.1压电陶瓷 238 6.4.2超导陶瓷 239 6.4.3磁性陶瓷 241 6.4.4敏感陶瓷 241 本章小结 243 思考题与练习题 243 自测题 244 参考文献 244 第7章复合材料工程 7.1概述 245 7.1.1复合材料的定义和分类 246 7.1.2复合材料特点 248 7.1.3复合材料的复合法则 250 7.2复合材料的界面 251 7.2.1界面组成及分类 252 7.2.2界面效应 253 7.2.3界面结合 254 7.3金属基复合材料 255 7.3.1金属基复合材料的制备工艺 256 7.3.2典型金属基复合材料及其工程应用 262 7.4树脂基复合材料 263 7.4.1树脂基复合材料的制备工艺 264 7.4.2典型树脂基复合材料在水面舰船的应用 272 7.5陶瓷基复合材料 274 7.5.1陶瓷基复合材料的制备工艺 274 7.5.2典型陶瓷基复合材料及其工程应用 276 本章小结 279 思考题与练习题 279 自测题 279 参考文献 280 第8章功能材料及应用 8.1概述 282 8.2纳米材料 283 8.2.1纳米材料的基本特征 283 8.2.2纳米材料及其分类 284 8.2.3纳米固体材料 286 8.3磁性材料 291 8.3.1磁学基本知识 291 8.3.2物质的磁性 293 8.3.3磁性材料的分类、特点及应用 294 8.4智能材料 298 8.4.1智能材料的定义与内涵 298 8.4.2智能材料的分类 299 8.4.3典型智能材料 299 8.5隐身材料 303 8.5.1隐身技术简介 303 8.5.2雷达吸波隐身材料 303 8.5.3红外隐身材料 305 8.5.4可见光隐身材料 306 8.5.5多波段隐身材料 307 8.5.6声隐身材料 308 8.6新能源材料 309 8.6.1新能源材料概述 309 8.6.2锂离子电池材料 309 8.6.3燃料电池材料 311 8.6.4太阳能电池材料 314 本章小结 316 思考题与练习题 317 自测题 317 参考文献 317

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