材料概論（普及版）

上編材料總論
第一章材料概念及其范疇3
第一節(jié)構(gòu)造(原)材料3
一、材料定義3
二、材料定義的內(nèi)涵4
三、材料與物質(zhì)4
第二節(jié)成品(具體應(yīng)用)材料5
第三節(jié)物質(zhì)材料6
第四節(jié)材料判據(jù)6
一、資源判據(jù)7
二、能源判據(jù)7
三、環(huán)保判據(jù)7
四、質(zhì)量判據(jù)8
五、經(jīng)濟(jì)判據(jù)8
第五節(jié)材料科學(xué)四要素8
一、材料科學(xué)四面體8
二、材料的晶體結(jié)構(gòu)9
三、材料的結(jié)合鍵、成分與結(jié)構(gòu)10
四、材料的組織結(jié)構(gòu)(微觀結(jié)構(gòu))11
五、材料的成分和組織結(jié)構(gòu)的檢測(cè)12
第二章材料分類13
第一節(jié)按化學(xué)鍵類型及結(jié)構(gòu)特征分類13
一、金屬材料13
二、無機(jī)非金屬材料15
三、有機(jī)高分子材料18
四、復(fù)合材料19
五、半導(dǎo)體材料20
六、化學(xué)建材21
第二節(jié)按材料發(fā)展進(jìn)程分類——傳統(tǒng)材料和新型材料21
第三節(jié)按工程應(yīng)用和材料性能分類22
第四節(jié)根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的門類歸屬分類23
第五節(jié)其他分類方法23
一、按用途或服役領(lǐng)域分類23
二、按來源分類23
三、按材料的物理狀態(tài)分類24
四、按化學(xué)成分分類24
五、按原子、分子的排列方式或結(jié)晶狀態(tài)分類24
六、按材料的物理性能分類24
七、按材料發(fā)生的物理效應(yīng)分類24
八、按材料的某種特殊用途(功能)分類24
九、按生命特征分類24
十、按是否具有金屬特征分類24
十一、固體材料中按結(jié)構(gòu)狀態(tài)分類25
十二、按材料的可見維度分類25
第三章材料發(fā)展史26
第一節(jié)總論26
一、材料發(fā)展與人類文明息息相關(guān)26
二、材料發(fā)展與文明時(shí)代的劃分27
第二節(jié)無機(jī)非金屬材料發(fā)展簡(jiǎn)史32
一、陶瓷材料的發(fā)展歷史32
二、水泥材料發(fā)展簡(jiǎn)史37
三、玻璃材料發(fā)展簡(jiǎn)史45
第三節(jié)金屬材料發(fā)展簡(jiǎn)史52
一、青銅器時(shí)代53
二、鐵器時(shí)代53
三、鋼鐵的發(fā)展53
四、現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的開端——貝塞麥把我們帶入鋼鐵時(shí)代54
五、錳鋼的誕生54
六、不銹鋼與超級(jí)不銹鋼的誕生55
七、切削工具材料的發(fā)展55
八、其他金屬材料的發(fā)展56
九、航空時(shí)代的驕子——鈦及鈦合金57
十、活的金屬——形狀記憶合金58
第四節(jié)有機(jī)高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史58
一、人類開發(fā)和利用天然高分子的歷史59
二、現(xiàn)代高分子材料的發(fā)展59
三、我國(guó)高分子材料的發(fā)展61
四、高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用62
五、高分子材料改性概況63
六、醫(yī)用高分子材料發(fā)展史簡(jiǎn)介64
第五節(jié)復(fù)合材料發(fā)展簡(jiǎn)史65
一、古代復(fù)合材料發(fā)展歷史簡(jiǎn)介65
二、現(xiàn)代復(fù)合材料67
三、先進(jìn)復(fù)合材料68
四、中國(guó)先進(jìn)復(fù)合材料發(fā)展?fàn)顩r69
五、復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展展望71
第四章材料與人類文明73
第一節(jié)材料是人類文明發(fā)展的肇始者73
第二節(jié)傳統(tǒng)材料的發(fā)展與人類文明74
一、以使用材料的特征命名歷史考古時(shí)代——可靠的歷史時(shí)期見證75
二、傳統(tǒng)材料的發(fā)展與歷史的進(jìn)步75
三、傳統(tǒng)材料的新生80
第三節(jié)高技術(shù)材料與現(xiàn)代文明80
一、高新技術(shù)的先導(dǎo)80
二、材料在技術(shù)發(fā)達(dá)社會(huì)中的作用82
第四節(jié)材料發(fā)展與環(huán)境協(xié)調(diào)性84
一、材料的開發(fā)和使用必須考慮環(huán)境協(xié)調(diào)性和可持續(xù)發(fā)展 84
二、材料循環(huán)85
三、材料的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與生態(tài)環(huán)境材料87
第五節(jié)未來材料89
一、未來材料發(fā)展的特點(diǎn)——材料設(shè)計(jì)和分子設(shè)計(jì)89
二、材料展望90
三、材料發(fā)展的重要方向——材料的復(fù)合化、多功能化、納米化94
第五章材料科學(xué)與工程95
第一節(jié)材料科學(xué)的發(fā)展階段95
一、材料的發(fā)展階段95
二、材料學(xué)的發(fā)展階段96
三、材料學(xué)的發(fā)展進(jìn)程99
第二節(jié)材料科學(xué)與工程學(xué)科的興起100
第三節(jié)材料科學(xué)與工程及其內(nèi)涵和特點(diǎn)101
一、研究?jī)?nèi)容和定義101
二、材料科學(xué)與工程的內(nèi)涵102
三、材料科學(xué)與工程的特點(diǎn)103
第四節(jié)材料科學(xué)與工程研究的重點(diǎn)103
一、新工藝、新技術(shù)和新合成方法的探索103
二、組成、結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系104
三、重視高精度儀器設(shè)備的發(fā)展104
四、運(yùn)用計(jì)算機(jī)開展研究104
五、交叉學(xué)科和復(fù)合材料104
六、納米技術(shù)的應(yīng)用104
七、界面工程和晶界工程105
八、材料設(shè)計(jì)和分子設(shè)計(jì)105
第五節(jié)材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)105
一、專業(yè)范圍和基本要求105
二、業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)105
三、業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求105
四、應(yīng)獲得的知識(shí)和能力105
五、本專業(yè)的相關(guān)學(xué)科106
六、學(xué)科結(jié)構(gòu)106
七、主干學(xué)科的方法論介紹107
下編材料各論
第六章金屬材料110
第一節(jié)金屬材料概述110
一、金屬及金屬材料學(xué)110
二、金屬元素在元素周期表中的排布及原子結(jié)構(gòu)特征110
三、合金的基本結(jié)構(gòu)類型111
四、金屬材料分類111
五、金屬通性112
第二節(jié)純鐵、滲碳體和工業(yè)純鐵113
一、純鐵113
二、滲碳體113
三、工業(yè)純鐵114
第三節(jié)鋼——碳鋼和合金鋼115
一、鐵碳合金的基本相115
二、碳鋼117
三、合金鋼的分類118
第四節(jié)工業(yè)用鋼119
一、工程構(gòu)件用鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼120
二、合金滲碳鋼120
三、滲氮鋼、碳氮共滲鋼和表面淬火用鋼121
四、合金調(diào)質(zhì)鋼121
五、彈簧鋼122
六、滾動(dòng)軸承鋼122
七、合金刃具鋼122
八、合金模具鋼123
九、合金量具鋼123
十、不銹鋼124
十一、耐熱鋼和高溫合金124
十二、耐磨鋼125
十三、磁鋼（硅鋼）125
第五節(jié)鋼材的冶金過程125
一、鋼冶金過程熱力學(xué)125
二、煉鋼工藝和爐外精煉127
三、軋制工藝簡(jiǎn)介131
第六節(jié)鋼材的熱處理131
一、退火132
二、正火133
三、淬火133
四、回火134
第七節(jié)鑄鐵136
一、鑄鐵概念和定義136
二、鑄鐵的組織、分類及應(yīng)用138
第八節(jié)非鐵金屬（有色金屬）及其合金141
一、鋁及鋁合金141
二、銅及銅合金142
三、鈦及鈦合金144
四、鎂及鎂合金145
五、軸承合金145
第七章無機(jī)非金屬材料148
第一節(jié)陶瓷材料148
一、陶瓷概念和定義148
二、陶瓷的種類和范疇149
三、傳統(tǒng)陶瓷品種及應(yīng)用153
四、傳統(tǒng)陶瓷基本制備方法和技術(shù)160
五、陶瓷基本性質(zhì)165
六、陶瓷生產(chǎn)主要技術(shù)裝備169
第二節(jié)水泥及膠凝材料170
一、水泥與膠凝材料概述170
二、水泥的分類和范疇175
三、常見的水泥品種及應(yīng)用176
四、水泥基本生產(chǎn)工藝181
五、水泥熟料中的主要礦物及對(duì)水泥性能的影響185
六、水泥主要性能和標(biāo)準(zhǔn)要求187
七、水泥生產(chǎn)主要技術(shù)裝備190
第三節(jié)玻璃與非晶態(tài)材料190
一、玻璃、無定形態(tài)材料和非晶態(tài)材料的概念190
二、玻璃的分類和范疇192
三、玻璃的結(jié)構(gòu)194
四、常見玻璃品種及應(yīng)用195
五、玻璃的基本生產(chǎn)工藝199
六、玻璃的主要性能和標(biāo)準(zhǔn)203
七、玻璃生產(chǎn)主要技術(shù)裝備205
第四節(jié)混凝土208
一、混凝土的概念208
二、混凝土的分類和范疇209
三、混凝土常見品種和應(yīng)用210
四、混凝土基本生產(chǎn)工藝212
五、混凝土主要性能和要求214
六、混凝土生產(chǎn)主要技術(shù)裝備217
七、混凝土制品簡(jiǎn)介218
第五節(jié)耐火材料219
一、耐火材料的概念219
二、耐火材料的分類和范疇、常見品種和應(yīng)用220
三、耐火材料基本生產(chǎn)工藝226
四、耐火材料主要性能227
五、耐火材料生產(chǎn)主要技術(shù)裝備228
第八章有機(jī)高分子材料229
第一節(jié)有機(jī)高分子材料概述231
一、高分子化合物的基本概念231
二、高分子化合物的命名232
三、高分子化合物的分類232
第二節(jié)高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能233
一、高分子化合物的基本鏈結(jié)構(gòu)概述233
二、高分子化合物 (非晶態(tài)) 的三種物理狀態(tài)235
第三節(jié)高分子化合物的反應(yīng)、合成和高分子材料的加工236
一、高分子化合物的反應(yīng)、合成236
二、高分子材料的加工概述237
第四節(jié)高分子各論238
一、塑料238
二、天然橡膠與合成橡膠242
三、纖維244
四、涂料247
五、膠黏劑248
六、功能高分子材料簡(jiǎn)介251
第五節(jié)典型的高分子材料品種252
一、聚烯烴252
二、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物254
三、聚酰胺254
四、聚甲醛254
五、氟塑料255
六、聚砜255
七、聚甲基丙烯酸甲酯255
八、酚醛塑料255
九、環(huán)氧塑料256
十、飽和聚酯256
十一、聚酰亞胺及其他耐高溫高分子256
十二、聚苯醚256
十三、有機(jī)硅257
十四、其他257
第九章復(fù)合材料258
第一節(jié)概述258
一、復(fù)合材料的發(fā)展背景258
二、復(fù)合材料的含義258
三、復(fù)合材料的組成部分——增強(qiáng)體和增強(qiáng)相259
四、復(fù)合材料最顯著的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)262
五、復(fù)合材料分類262
第二節(jié)復(fù)合材料的性能特點(diǎn)263
第三節(jié)復(fù)合材料的復(fù)合理論和增強(qiáng)增韌機(jī)理266
一、復(fù)合原理266
二、增強(qiáng)機(jī)理267
三、增韌機(jī)理269
第四節(jié)復(fù)合材料的界面272
一、樹脂基復(fù)合材料的界面272
二、金屬基復(fù)合材料的界面273
三、陶瓷基復(fù)合材料的界面274
第五節(jié)樹脂基復(fù)合材料275
一、概述275
二、纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料276
三、顆粒增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料279
四、樹脂基功能復(fù)合材料280
五、熱固性樹脂基復(fù)合材料281
六、熱塑性樹脂基復(fù)合材料282
第六節(jié)金屬基復(fù)合材料282
一、概述282
二、基體及增強(qiáng)體材料284
三、纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料284
四、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料287
五、原位復(fù)合材料289
六、片層疊合金屬基復(fù)合材料289
七、金屬基功能復(fù)合材料289
第七節(jié)陶瓷基復(fù)合材料290
一、陶瓷基復(fù)合材料特性290
二、陶瓷基復(fù)合材料類型291
三、陶瓷基復(fù)合材料各論292
第八節(jié)層疊復(fù)合材料和層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料297
一、層疊復(fù)合材料297
二、層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料299
第九節(jié)復(fù)合材料的制備301
一、纖維的制備301
二、樹脂基復(fù)合材料的制備303
三、金屬基復(fù)合材料的制造方法306
四、陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝308
五、共晶復(fù)合材料的制備312
第十章新材料綜述313
第一節(jié)新材料導(dǎo)言313
第二節(jié)新材料品種概要316
一、能源材料316
二、信息材料316
三、航空航天材料317
四、生物醫(yī)學(xué)材料317
五、環(huán)境材料317
六、納米材料318
七、富勒烯材料318
八、石墨烯318
九、壓電材料319
十、熱釋電材料320
十一、鐵電材料320
十二、儲(chǔ)氫材料321
十三、超導(dǎo)材料321
十四、金屬間化合物材料322
十五、非晶材料323
十六、高分子新材料323
十七、梯度功能材料324
十八、隱身材料324
十九、智能材料和機(jī)敏材料325
參考文獻(xiàn)328