低温材料基础

第1章 绪论

1.1 低温简介

1.2 低温材料简介

1.2.1 低温材料发展简史

1.2.2 不同低温材料性能及应用简介

1.2.3 与低温材料相关的事故和实例

1.3 低温材料选取的注意事项

1.3.1 介质相容性

1.3.2 低温韧脆转变

1.3.3 热应力和热应变

1.3.4 抗热震性

1.3.5 低温诱发相变

1.4 本章小结

复习思考题1

本章参考文献

第2章 材料低温力学性能

2.1 材料的低温弹性变形

2.1.1 弹性变形

2.1.2 模量

2.1.3 泊松比

2.2 材料的低温塑性和强度

2.2.1 塑性变形

2.2.2 强度

2.2.3 静强度准则与安全系数

2.3 材料的低温韧性

2.3.1 冲击韧度与低温韧脆转变

2.3.2 断裂力学与断裂韧度

2.4 材料的低温疲劳性能

2.4.1 变应力与材料疲劳

2.4.2 S-N曲线与ε-N曲线

2.4.3 疲劳裂纹扩展速率及门槛值

2.4.4 疲劳设计概要

2.5 本章小结

复习思考题2

本章参考文献

第3章 材料低温物理性能

3.1 低温热学性能

3.1.1 比热

3.1.2 热导率

3.1.3 热扩散系数

3.1.4 接触热阻

3.1.5 热发射率

3.1.6 热膨胀

3.2 低温电学性能

3.2.1 金属材料电导率

3.2.2 剩余电阻率（RRR）

3.2.3 半导体材料电导率

3.2.4 温差电现象

3.2.5 低温温度的电测量方法

3.3 材料的低温磁学性能

3.3.1 材料的低温磁学性能简介

3.3.2 低温对奥氏体不锈钢磁学性能的影响

3.3.3 焊接对奥氏体不锈钢磁学性能的影响

3.3.4 塑性变形对奥氏体不锈钢磁学性能的影响

3.3.5 磁场对金属材料低温力学性能的影响

3.4 本章小结

复习思考题3

本章参考文献

第4章 金属材料

4.1 低温马氏体相变

4.1.1 马氏体相变的基本特征

4.1.2 Fe-Ni-Cr系奥氏体不锈钢的马氏体相变

4.1.3 Fe-Mn-Cr系奥氏体不锈钢的马氏体相变

4.2 低温“锯齿”形流变

4.2.1 吕德斯屈服

4.2.2 PLC效应

4.2.3 低温不连续屈服

4.3 金属材料氢脆

4.3.1 金属材料氢脆简介

4.3.2 典型金属材料的氢脆特征

4.4 钢

4.4.1 锰钢和镍钢

4.4.2 马氏体时效钢

4.4.3 不锈钢

4.4.4 奥氏体钢和奥氏体不锈钢

4.5 镍基合金和高温合金

4.5.1 镍基合金和高温合金简介

4.5.2 镍基合金和镍基、铁镍基高温合金的低温性能

4.6 钛和钛合金

4.6.1 传统钛合金和高性能钛合金

4.6.2 传统钛合金低温性能

4.7 铝和铝合金

4.7.1 铝合金分类

4.7.2 铝合金低温性能

4.8 铜和铜合金

4.8.1 铜合金分类

4.8.2 铜合金低温性能

4.9 本章小结

复习思考题4

本章参考文献

第5章 非金属材料

5.1 高分子材料

5.1.1 塑料

5.1.2 橡胶

5.1.3 高分子材料低温性能及应用

5.1.4 环氧树脂

5.1.5 低温结构胶黏剂

5.2 陶瓷材料

5.2.1 陶瓷材料及基本性能

5.2.2 常用工程陶瓷材料

5.2.3 陶瓷材料低温性能

5.2.4 陶瓷材料增韧

5.2.5 陶瓷基复合材料

5.3 纤维增强聚合物基复合材料

5.3.1 纤维及纤维制品

5.3.2 纤维增强树脂基复合材料制备方法

5.3.3 纤维增强树脂基复合材料低温性能及应用

5.4 本章小结

复习思考题5

本章参考文献

第6章 实用超导材料

6.1 超导电性简介

6.1.1 零电阻现象

6.1.2 临界温度及临界磁场强度

6.1.3 超导体的磁性

6.1.4 第Ⅰ类和第Ⅱ类超导体

6.1.5 伦敦方程和穿透深度

6.1.6 超导电性的BCS理论

6.1.7 超导环内磁通量子化

6.1.8 混合态

6.2 实用超导材料

6.2.1 Nb-Ti合金超导体

6.2.2 Nb3Sn

6.2.3 MgB2

6.2.4 铜氧化物超导体

6.3 超导磁体简介

6.3.1 超导磁体的应用

6.3.2 小型超导磁体设计简介

6.4 本章小结

复习思考题6

本章参考文献

第7章 材料低温力学性能测量方法

7.1 低温环境和测量设备

7.1.1 低温环境

7.1.2 应变速率

7.1.3 试验机

7.1.4 变形测量和电子引伸计

7.1.5 反向结构和多试样工装

7.2 准静态拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转性能测量

7.2.1 准静态拉伸性能测量

7.2.2 压缩性能测量

7.2.3 弯曲性能测量

7.2.4 剪切性能测量

7.2.5 扭转性能测量

7.3 准静态断裂韧度测量

7.3.1 金属材料准静态断裂韧度测量

7.3.2 工程塑料断裂韧度测量

7.3.3 纤维增强树脂基复合材料断裂韧度测量

7.4 低温疲劳力学性能和疲劳裂纹扩展速率测量

7.4.1 低温疲劳力学性能测量

7.4.2 疲劳裂纹扩展速率（FCGR）测量

7.5 低温简

低温技术在航空航天、超导、大科学工程等领域中得到日益广泛的应用。低温材料是低温技术的基础。充分掌握材料在低温下的力学、电学、热学、磁学等性能是设计和制造可靠低温系统的基础。多数材料的性能随温度变化显著，因此需要研究材料在室温至绝对零度宽温区内的各种性能。

本书是在中国科学院大学研究生授课讲义的基础上编撰而成的，主要介绍金属、聚合物和纤维增强聚合物基复合材料在低温下的力学性能、电学性能、热学性能、磁学性能及其测量方法。此外，本书还简要介绍了实用超导材料。

本书可作为“制冷及低温工程”“动力工程及工程热物理”等专业的本科生和研究生教材及参考书，还可作为从事低温技术及材料科学的科研人员的参考书。