本书既侧重材料科学与工程应用等基础性内容，同时也适当反映材料科学领域的新理念及发展趋势，内容涵盖了金属、高分子、陶瓷及复合材料等材料。本书基于材料科学的基础概念与原理对各类材料的结构、性质、加工、应用及其相互关系进行综合介绍，体现厚基础、重应用的特色。 全书分为14章，包括绪论、晶体学基础、晶体缺陷、固体金属的扩散、金属材料的力学性能、金属塑性变形与强化、金属材料的失效、二元合金相图、相变、金属材料与热处理、高分子材料、陶瓷材料、复合材料、典型先进材料及其应用。每章后附习题，可供使用人员深入理解与熟悉掌握材料科学的基础知识。 本书可作为普通高等院校本科大机械类专业的专业基础课程教材，也可供研究生及科研人员学习参考。

高等院校教师

前言
第1章绪论1
11材料科学的发展历程1
12材料的定义及分类1
121按材料的化学组成分类1
122按材料的使用性能分类3
13性质、结构、性能的关系3
131材料结构3
132材料性质4
133材料的加工工艺4
134材料的使用性能5
14材料科学与材料工程5
习题6
第2章晶体学基础7
21原子的结合方式及特点7
211离子键7
212共价键8
213金属键9
214分子键9
215氢键10
216原子键合特点12
22晶体学基础12
221晶胞13
222晶体点阵与晶系13
223晶体结构与空间点阵的关系16
23晶体取向的解析描述18
231晶向指数18
232晶面指数19
233晶面间距20
24常见晶体结构及几何特征21
241体心立方结构（BCC晶格）21
242面心立方结构（FCC晶格）24
243密排六方结构（HCP晶格）25
25晶体的原子排列密度27
251线密度27
252面密度28
253体密度29
254密排晶体结构29
26单晶体与多晶体31
261单晶体31
262多晶体32
27晶体的多晶型性33
28晶体与非晶体36
习题36
第3章晶体缺陷39
31点缺陷39
311空位和自间隙原子39
312固体中的杂质40
313点缺陷的平衡浓度41
32线缺陷42
321位错的类型与特点43
322柏氏矢量44
323位错的运动47
324位错密度51
325位错的起源与增殖52
33面缺陷53
331外表面53
332晶界与亚晶界54
333孪晶界与相界55
34体缺陷58
35微观组织的实验观测58
351X射线衍射59
352光学显微镜59
353电子显微镜60
354扫描探针显微镜64
习题65
第4章固体金属的扩散67
41金属材料的扩散现象67
42固体金属的扩散机理68
421空位扩散68
422间隙扩散69
43固体金属扩散的基本定律69
431菲克第一定律69
432菲克第二定律70
44固体金属扩散的影响因素72
441扩散种类72
442温度72
45固体金属扩散的工程案例分析73
451齿轮的渗碳工艺73
452金属扩散焊73
习题74
第5章金属材料的力学性能75
51金属材料的变形特征75
52材料的单轴拉伸试验77
521试样与试验设备77
522载荷位移曲线78
523工程应力与工程应变79
53材料力学性能指标79
531弹性模量和泊松比80
532屈服强度和抗拉强度82
533断后伸长率与断面收缩率83
534弹性与韧性85
535硬度85
54真应力真应变89
55力学性能的安全系数91
习题91
第6章金属塑性变形与强化93
61单晶体的塑性变形93
611滑移93
612孪生98
613滑移和孪生的比较100
62多晶体的塑性变形101
63金属材料强化机理102
631细晶强化103
632固溶强化104
633应变强化105
634沉淀析出强化107
64金属材料的回复、再结晶与晶粒
长大108
641回复109
642再结晶110
643晶粒长大113
644热加工与冷加工113
习题115
第7章金属材料的失效116
71金属断裂失效116
711金属断裂的基本类型116
712断裂力学基本理论120
713断裂性能测试125
72材料的疲劳失效127
721基本概念127
722材料的SN曲线128
723疲劳破坏的机理130
724疲劳失效的影响因素132
73蠕变失效134
731蠕变变形与断裂机理134
732蠕变失效寿命分析方法136
习题136
第8章二元合金相图137
81相及相图137
811基本概念137
812相图的绘制139
813相平衡141
82匀晶相图141
821基本概念141
822相图分析142
823平衡组织转变过程145
824非平衡组织转变过程146
825二元匀晶合金的组织性能
关系148
83共晶相图148
831共晶相图中的基本相149
832共晶相图中的组织转变过程150
833二元共晶合金的组织性能
关系154
84其他二元合金相图155
841共析转变155
842包晶转变156
843含中间化合物的二元相图156
85铁碳合金相图的应用分析157
851铁碳合金相图中的相157
852铁碳合金相图中的恒温转变159
853铁碳合金相图中的组织转变
过程159
854铁碳合金相图中的组织性能
关系163
习题164
第9章相变167
91相变基本理论167
911相变热力学168
912相变动力学169
913固态相变动力学171
92铁碳合金在加热时的转变172
93铁碳合金在冷却时的转变173
931铁碳合金在等温冷却中的转变173
932铁碳合金在连续冷却中的转变177
933铁碳合金的微观组织性能
比较178
习题179
第10章金属材料与热处理181
101金属材料的分类181
1011碳素钢和合金钢181
1012铸铁183
1013有色金属185
102金属材料的热处理方式187
1021退火188
1022正火189
1023淬火190
1024回火192
103金属材料的时效处理194
1031时效处理的工艺条件及过程194
1032铁碳合金时效处理后的组织
性能变化195
1033铝合金时效处理后的组织、
性能变化196
习题197
第11章高分子材料199
111高分子材料的分类199
1111塑料199
1112橡胶200
1113合成纤维200
112聚合物材料的结构201
1121大分子链与重复单元201
1122聚合反应202
1123分子量203
1124分子链结构205
1125大分子链的凝聚态206
113聚合物材料的性能208
1131玻璃化转变与熔融208
1132应力应变关系209
1133微观变形机制211
1134黏弹性行为213
1135老化行为215
习题215
第12章陶瓷材料216
121陶瓷材料的发展216
122陶瓷的种类216
1221硅酸盐陶瓷216
1222碳基陶瓷219
123陶瓷材料的结构特点220
1231AX型晶体结构222
1232AmXp型晶体结构223
1233AmBnXp型晶体结构223
1234基于阴离子密排堆积的晶体
结构分析224
124陶瓷材料的力学性能225
1241陶瓷材料的脆性断裂225
1242应力应变关系226
1243塑性变形机理227
1244其他影响因素对力学性能的
影响228
习题229
第13章复合材料230
131复合材料的发展230
132复合材料的分类231
1321颗粒增强复合材料231
1322纤维增强复合材料233
1323结构复合材料240
1324纳米复合材料242
133高分子基复合材料及力学性能244
1331玻璃纤维增强聚合物（GFRP）
复合材料244
1332碳纤维增强聚合物（CFRP）
复合材料245
1333芳纶纤维增强聚合物复合
材料245
1334其他纤维增强材料247
1335聚合物基体材料247
134金属基复合材料及力学性能247
135陶瓷基复合材料及力学性能248
习题250
第14章典型先进材料及其应用251
141先进金属材料及其应用251
1411形状记忆合金251
1412非晶合金254
1413超塑性合金256
1414高熵合金258
142先进高分子材料及其应用260
1421水凝胶260
1422气凝胶262
1423热塑性弹性体265
143先进陶瓷材料及其应用267
1431石墨烯267
1432碳纳米管268
1433压电陶瓷270
144先进复合材料及其应用271
习题274
参考文献275