简介
本书系全国21所院校面向21世纪材料科学与工程学科高等教育改革,共建科公共赤诚业课系列教材之一。.
本书内容界定在“材料科学与工程”一级学科范围,是将改革前分属不同系的各二级学科课程内容及近年来一些有关材料性能方面的研究成果进行综合优化而形成的系统性教学用书。
全书共分14章,第一~七章为力学性能,介绍材炎在殂载条件下的力学性能、站击韧性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能,以及高温力学性能等;第八~十二章为物理性能,介绍材料的热学性能、磁学性能、电学性能、光学性能、压电及铁电性能等;第十三、十四章为材料的腐蚀及老化性能,全书突出各种性能的基本概念、物理本质影响材料性能的因素及性能指标的测试原理与工程应用,还注意到不同材料的共性与个性,本书小及知识面宽,信息量大,基础性强,在叙述方面,深入浅出,清晰易懂,在每章末还附有思考题与习题及参考文献,便于巩固提高及进一步深入学习有关内容。..
本书可供材料科学与工程一级学科专业或二级学科专业公共专业课教学使用,也可供研究生及有关工程技术人员、企业管理人员阅读参考。...
目录
前言(本书编写说明及使用建议)
第一章 材料单向静拉伸的力学性能
第一节 力一伸长曲线和应力一应变曲线
一、力一伸长曲线
二、应力一应变曲线
第二节 弹性变形及其性能指标
一、弹性变形的本质
二、弹性模数
三、影响弹性模数的因素
四、比例极限与弹性极限
五、弹性比功
第三节 非理想弹性与内耗
一、滞弹性
二、粘弹性
三、伪弹性
四、包申格效应
五、内耗
第四节 塑性变形及其性能指标
一、塑性变形机理
二、屈服现象与屈服强度
三、影响金属材料屈服强度的因素
四、应变硬化
五、抗拉强度与缩颈条件
六、塑性与塑性指标
七、超塑性
第五节 断裂
一、断裂的类型及断口特征
二、裂纹形核的位错模型
三、断裂强度
四、真实断裂强度与静力韧度
参考文献
思考题与习题
第二章 材料在其他静载下的力学性能
第一节 应力状态软性系数
第二节 扭转、弯曲与压缩的力学性能
一、扭转及其性能指标
二、弯曲及其性能指标
三、压缩及其性能指标
第三节 缺口试样静载力学性能
一、缺口处的应力分布特点及缺口效应
二、缺口试样的静拉伸及静弯曲性能
三、材料缺口敏感度及其影响因素
第四节 硬度
一、硬度试验的意义
二、硬度试验方法
三、硬度与其他力学性能的关系
参考文献
思考题与习题
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
第一节 冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
二、冲击韧性及其工程意义
三、冲击脆化效应
第二节 低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
二、韧脆转化温度及其评价方法
三、影响材料低温脆性的因素
参考文献
思考题与习题
第四章 材料的断裂韧性
第一节 线弹性条件下的断裂韧性
一、裂纹扩展的基本方式
二、裂纹尖端的应力场及应力场强度因子K_I
三、断裂韧度K_Ic和断裂K数据
四、裂纹尖端塑性区及K_I的修正
五、裂纹扩展能量释放率G_I
六、断裂韧度G_Ic和断裂G判据
第二节 弹塑性条件下的断裂韧性
一、J积分的概念
二、J积分的能量率表达式
三、断裂韧度J_Ic及断裂J判据
四、裂纹尖端张开位移(COD)的概念
五、弹塑性条件下的COD表达式
第三节 影响材料断裂韧度的因素
一、化学成分、组织结构对断裂韧度的影响
二、特殊改性处理对断裂韧度的影响
三、外界因素对断裂韧度的影响
四、断裂韧度与强度、塑性和冲击韧度的关系
第四节 断裂韧度在工程中的应用
一、材料选择
二、安全校核
三、失效分析
四、评价材料脆性
五、材料开发
参考文献
思考题与习题
附表:几种裂纹的K_I表达式
第五章 材料的疲劳性能
第一节 疲劳破坏的一般规律
一、疲劳破坏的变动应力
二、疲劳破坏的概念和特点
三、疲劳断口的宏观特征
第二节 疲劳破坏的机理
一、金属材料疲劳破坏机理
二、非金属材料疲劳破坏机理
第三节 疲劳抗力指标
一、疲劳试验方法
二、疲劳强度
三、过载持久值及过载损伤界
四、疲劳缺口敏感度
五、疲劳裂纹扩展速率及扩展门槛值
第四节 影响材料及机件疲劳强度的因素
一、工作条件的影响
二、表面状态及尺寸因素的影响
三、表面强化及残余应力的影响
四、材料成分及组织的影响
第五节 热疲劳
一、热疲劳的概念
二、热疲劳损伤
三、影响材料热疲劳性能的因素
参考文献
思考题与习题
第六章 材料的磨损性能
第一节 磨损的基本概念及类型
一、摩擦与磨损的概念
二、磨损的基本类型
第二节 磨损过程
一、粘着磨损
二、磨粒磨损
三、接触疲劳
第三节 耐磨性及其测量方法
一、材料的耐磨性
二、磨损试验方法
第四节 提高材料耐磨性的途径
一、减轻粘着磨损的主要措施
二、减轻磨粒磨损的主要措施
三、提高接触疲劳抗力的措施
四、非金属材料的磨损特性
参考文献
思考题与习题
第七章 材料的高温力学性能
第一节 高温蠕变性能
一、蠕变的一般规律
二、蠕变变形及断裂机理
三、蠕变性能指标
四、影响蠕变性能的主要因素
第二节 其他高温力学性能
一、高温短时拉伸性能
二、高温下材料的粘性流动性能
三、高温硬度
四、高温疲劳性能
参考文献
思考题与习题
第八章 材料的热学性能
第一节 热学性能的物理基础
第二节 热容
一、热容的基本概念
二、固体热容的量子理论
三、影响材料热容的因素
四、热容的测量
五、热分析方法的应用
第三节 热膨胀
一、热膨胀的概念及热膨胀系数
二、热膨胀的机理
三、热膨胀与其他性能的关系
四、影响材料热膨胀系数的因素
五、热膨胀系数的测定及应用
第四节 热传导
一、材料的热导率
二、热传导的微观机理
三、影响材料热传导性能的因素
四、热导率的测量及应用
参考文献
思考题与习题
第九章 材料的磁学性能
第一节 基本磁学性能
一、材料的磁性
二、材料的磁化
第二节 抗磁性与顺磁性
一、材料抗磁性与顺磁性的物理本质
二、影响材料抗磁性与顺磁性的因素
三、抗磁与顺磁磁化率的测量及应用
第三节 铁磁性与反铁磁性
一、铁磁材料的原子组态和原子磁矩
二、自发磁化
三、磁各向异性与磁致伸缩
四、磁畴结构
五、磁化曲线与磁滞回线
六、反铁磁性
七、铁磁材料的技术磁化
八、影响铁磁性参数的因素
九、铁磁性的测量与应用
参考文献
思考题与习题
第十章 材料的电学性能
第一节 导电性能
一、电阻与导电的基本概念
二、导电机理
三、超导电性
四、影响材料导电性的因素
五、导电性的测量及应用
第二节 热电性能
一、热电效应
二、影响热电势的因素
三、热电势的测量与应用
第三节 半导体导电性的敏感效应
一、热敏效应
二、光敏效应
三、压敏效应
四、磁敏效应
五、其他敏感效应
第四节 介质极化与介电性能
一、极化的基本概念
二、极化的基本形式
三、介电常数
四、影响介电常数的因素
第五节 电介质的介质损耗
一、电介质损耗的基本概念
二、介质的损耗形式
三、影响材料介电损耗的因素
第六节 绝缘材料的抗电强度
一、强电场作用下绝缘材料的破坏
二、击穿形式
三、影响抗电强度的因素
四、抗电强度的测量与应用
参考文献
思考题与习题
第十一章 材料的光学性能
第一节 线性光学性能
一、线性光学性能的基本参量
二、线性光学性能的应用及其影响因素
第二节 非线性光学性能
一、非线性光学性能的概念
二、产生非线性光学性能的条件
三、非线性光学晶体的结构与性能的相互关系
四、非线性光学性能的应用
五、非线性光学极化系数的测量
参考文献
思考题与习题
第十二章 材料的压电性能与铁电性能
第一节 压电性能
一、压电效应的基本原理
二、压电振子与压电方程
三、压电性能的主要参数
四、压电材料的应用
第二节 热释电与铁电性能
一、自发极化及其微观机制
二、晶体的热释电效应
三、晶体的铁电性
第三节 铁电材料的电光效应及其应用
一、电控双折射效应
二、电控光散射效应
三、PLZT陶瓷的各种电光性能及应用
第四节 影响材料压电性及铁电性的因素
一、化学成分的影响
二、晶粒间界的影响
三、预极化条件
四、薄膜材料的择优取向
第五节 压电与铁电性能的测量
一、铁电和热释电参数的测量
二、压电振子参数的测量
三、压电常数d_33的测量
参考文献
思考题与习题
第十三章 材料的耐腐蚀性能
第一节 材料腐蚀的基本概念
一、腐蚀的基本概念
二、腐蚀的类型
第二节 金属的电化学腐蚀倾向
一、电化学腐蚀中的电极电位
二、金属的电化学腐蚀机理
三、金属电化学腐蚀倾向的判据
第三节 金属腐蚀速度及其控制
一、法拉第定律与腐蚀速度的计算
二、极化及其对腐蚀速度的影响
三、极化曲线
四、电极电位对电极反应速度的影响
五、钝化
第四节 金属材料的应力腐蚀断裂
一、应力腐蚀断裂的条件及特征
二、应力腐蚀的机理
三、影响应力腐蚀断裂的因素
四、防止应力腐蚀的措施
第五节 材料的耐蚀性及抗腐蚀措施
一、耐蚀性及其评定方法
二、影响金属材料腐蚀性的因素
三、防止金属材料腐蚀的措施
参考文献
思考题与习题
第十四章 材料的老化与稳定性能
第一节 高分子材料的老化与稳定性能
一、老化的基本类型
二、化学老化
三、影响化学老化的因素
四、物理老化
五、防止老化的措施
第二节 老化与稳定性能的测试与评价
一、塑料加工热稳定性能的测试与评价
二、塑料长效热稳定性能的测试与评价
三、塑料防光氧老化性能的测试与评价
参考文献
思考题与习题
第一章 材料单向静拉伸的力学性能
第一节 力一伸长曲线和应力一应变曲线
一、力一伸长曲线
二、应力一应变曲线
第二节 弹性变形及其性能指标
一、弹性变形的本质
二、弹性模数
三、影响弹性模数的因素
四、比例极限与弹性极限
五、弹性比功
第三节 非理想弹性与内耗
一、滞弹性
二、粘弹性
三、伪弹性
四、包申格效应
五、内耗
第四节 塑性变形及其性能指标
一、塑性变形机理
二、屈服现象与屈服强度
三、影响金属材料屈服强度的因素
四、应变硬化
五、抗拉强度与缩颈条件
六、塑性与塑性指标
七、超塑性
第五节 断裂
一、断裂的类型及断口特征
二、裂纹形核的位错模型
三、断裂强度
四、真实断裂强度与静力韧度
参考文献
思考题与习题
第二章 材料在其他静载下的力学性能
第一节 应力状态软性系数
第二节 扭转、弯曲与压缩的力学性能
一、扭转及其性能指标
二、弯曲及其性能指标
三、压缩及其性能指标
第三节 缺口试样静载力学性能
一、缺口处的应力分布特点及缺口效应
二、缺口试样的静拉伸及静弯曲性能
三、材料缺口敏感度及其影响因素
第四节 硬度
一、硬度试验的意义
二、硬度试验方法
三、硬度与其他力学性能的关系
参考文献
思考题与习题
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
第一节 冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
二、冲击韧性及其工程意义
三、冲击脆化效应
第二节 低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
二、韧脆转化温度及其评价方法
三、影响材料低温脆性的因素
参考文献
思考题与习题
第四章 材料的断裂韧性
第一节 线弹性条件下的断裂韧性
一、裂纹扩展的基本方式
二、裂纹尖端的应力场及应力场强度因子K_I
三、断裂韧度K_Ic和断裂K数据
四、裂纹尖端塑性区及K_I的修正
五、裂纹扩展能量释放率G_I
六、断裂韧度G_Ic和断裂G判据
第二节 弹塑性条件下的断裂韧性
一、J积分的概念
二、J积分的能量率表达式
三、断裂韧度J_Ic及断裂J判据
四、裂纹尖端张开位移(COD)的概念
五、弹塑性条件下的COD表达式
第三节 影响材料断裂韧度的因素
一、化学成分、组织结构对断裂韧度的影响
二、特殊改性处理对断裂韧度的影响
三、外界因素对断裂韧度的影响
四、断裂韧度与强度、塑性和冲击韧度的关系
第四节 断裂韧度在工程中的应用
一、材料选择
二、安全校核
三、失效分析
四、评价材料脆性
五、材料开发
参考文献
思考题与习题
附表:几种裂纹的K_I表达式
第五章 材料的疲劳性能
第一节 疲劳破坏的一般规律
一、疲劳破坏的变动应力
二、疲劳破坏的概念和特点
三、疲劳断口的宏观特征
第二节 疲劳破坏的机理
一、金属材料疲劳破坏机理
二、非金属材料疲劳破坏机理
第三节 疲劳抗力指标
一、疲劳试验方法
二、疲劳强度
三、过载持久值及过载损伤界
四、疲劳缺口敏感度
五、疲劳裂纹扩展速率及扩展门槛值
第四节 影响材料及机件疲劳强度的因素
一、工作条件的影响
二、表面状态及尺寸因素的影响
三、表面强化及残余应力的影响
四、材料成分及组织的影响
第五节 热疲劳
一、热疲劳的概念
二、热疲劳损伤
三、影响材料热疲劳性能的因素
参考文献
思考题与习题
第六章 材料的磨损性能
第一节 磨损的基本概念及类型
一、摩擦与磨损的概念
二、磨损的基本类型
第二节 磨损过程
一、粘着磨损
二、磨粒磨损
三、接触疲劳
第三节 耐磨性及其测量方法
一、材料的耐磨性
二、磨损试验方法
第四节 提高材料耐磨性的途径
一、减轻粘着磨损的主要措施
二、减轻磨粒磨损的主要措施
三、提高接触疲劳抗力的措施
四、非金属材料的磨损特性
参考文献
思考题与习题
第七章 材料的高温力学性能
第一节 高温蠕变性能
一、蠕变的一般规律
二、蠕变变形及断裂机理
三、蠕变性能指标
四、影响蠕变性能的主要因素
第二节 其他高温力学性能
一、高温短时拉伸性能
二、高温下材料的粘性流动性能
三、高温硬度
四、高温疲劳性能
参考文献
思考题与习题
第八章 材料的热学性能
第一节 热学性能的物理基础
第二节 热容
一、热容的基本概念
二、固体热容的量子理论
三、影响材料热容的因素
四、热容的测量
五、热分析方法的应用
第三节 热膨胀
一、热膨胀的概念及热膨胀系数
二、热膨胀的机理
三、热膨胀与其他性能的关系
四、影响材料热膨胀系数的因素
五、热膨胀系数的测定及应用
第四节 热传导
一、材料的热导率
二、热传导的微观机理
三、影响材料热传导性能的因素
四、热导率的测量及应用
参考文献
思考题与习题
第九章 材料的磁学性能
第一节 基本磁学性能
一、材料的磁性
二、材料的磁化
第二节 抗磁性与顺磁性
一、材料抗磁性与顺磁性的物理本质
二、影响材料抗磁性与顺磁性的因素
三、抗磁与顺磁磁化率的测量及应用
第三节 铁磁性与反铁磁性
一、铁磁材料的原子组态和原子磁矩
二、自发磁化
三、磁各向异性与磁致伸缩
四、磁畴结构
五、磁化曲线与磁滞回线
六、反铁磁性
七、铁磁材料的技术磁化
八、影响铁磁性参数的因素
九、铁磁性的测量与应用
参考文献
思考题与习题
第十章 材料的电学性能
第一节 导电性能
一、电阻与导电的基本概念
二、导电机理
三、超导电性
四、影响材料导电性的因素
五、导电性的测量及应用
第二节 热电性能
一、热电效应
二、影响热电势的因素
三、热电势的测量与应用
第三节 半导体导电性的敏感效应
一、热敏效应
二、光敏效应
三、压敏效应
四、磁敏效应
五、其他敏感效应
第四节 介质极化与介电性能
一、极化的基本概念
二、极化的基本形式
三、介电常数
四、影响介电常数的因素
第五节 电介质的介质损耗
一、电介质损耗的基本概念
二、介质的损耗形式
三、影响材料介电损耗的因素
第六节 绝缘材料的抗电强度
一、强电场作用下绝缘材料的破坏
二、击穿形式
三、影响抗电强度的因素
四、抗电强度的测量与应用
参考文献
思考题与习题
第十一章 材料的光学性能
第一节 线性光学性能
一、线性光学性能的基本参量
二、线性光学性能的应用及其影响因素
第二节 非线性光学性能
一、非线性光学性能的概念
二、产生非线性光学性能的条件
三、非线性光学晶体的结构与性能的相互关系
四、非线性光学性能的应用
五、非线性光学极化系数的测量
参考文献
思考题与习题
第十二章 材料的压电性能与铁电性能
第一节 压电性能
一、压电效应的基本原理
二、压电振子与压电方程
三、压电性能的主要参数
四、压电材料的应用
第二节 热释电与铁电性能
一、自发极化及其微观机制
二、晶体的热释电效应
三、晶体的铁电性
第三节 铁电材料的电光效应及其应用
一、电控双折射效应
二、电控光散射效应
三、PLZT陶瓷的各种电光性能及应用
第四节 影响材料压电性及铁电性的因素
一、化学成分的影响
二、晶粒间界的影响
三、预极化条件
四、薄膜材料的择优取向
第五节 压电与铁电性能的测量
一、铁电和热释电参数的测量
二、压电振子参数的测量
三、压电常数d_33的测量
参考文献
思考题与习题
第十三章 材料的耐腐蚀性能
第一节 材料腐蚀的基本概念
一、腐蚀的基本概念
二、腐蚀的类型
第二节 金属的电化学腐蚀倾向
一、电化学腐蚀中的电极电位
二、金属的电化学腐蚀机理
三、金属电化学腐蚀倾向的判据
第三节 金属腐蚀速度及其控制
一、法拉第定律与腐蚀速度的计算
二、极化及其对腐蚀速度的影响
三、极化曲线
四、电极电位对电极反应速度的影响
五、钝化
第四节 金属材料的应力腐蚀断裂
一、应力腐蚀断裂的条件及特征
二、应力腐蚀的机理
三、影响应力腐蚀断裂的因素
四、防止应力腐蚀的措施
第五节 材料的耐蚀性及抗腐蚀措施
一、耐蚀性及其评定方法
二、影响金属材料腐蚀性的因素
三、防止金属材料腐蚀的措施
参考文献
思考题与习题
第十四章 材料的老化与稳定性能
第一节 高分子材料的老化与稳定性能
一、老化的基本类型
二、化学老化
三、影响化学老化的因素
四、物理老化
五、防止老化的措施
第二节 老化与稳定性能的测试与评价
一、塑料加工热稳定性能的测试与评价
二、塑料长效热稳定性能的测试与评价
三、塑料防光氧老化性能的测试与评价
参考文献
思考题与习题
材料性能学[电子资源.图书]
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