材料工程概论

第一篇 金属材料1 金属熔炼 0021.1 铁的冶炼 0021.1.1 铁的简介 0021.1.2 炼铁原料 0031.1.3 炼铁技术 0081.2 钢的冶炼及其合金化 0101.2.1 炼钢原料及冶炼方法 0111.2.2 低元素钢的冶炼 0141.2.3 钢的合金化 0181.3 有色金属的冶炼 0191.3.1 有色金属及其冶炼方法 0191.3.2 常见轻金属冶炼 0221.3.3 常见贵金属冶炼 0261.3.4 常见重金属冶炼 0271.3.5 稀有金属及其他有色金属冶炼 029参考文献 0332 金属铸造成型 0342.1 概述 0342.1.1 概念与特点 0342.1.2 发展趋势 0342.1.3 常见铸造材料 0352.2 铸造成型原理 0372.2.1 液态金属充型能力 0372.2.2 铸件凝固和结晶 0382.2.3 铸造成型缺陷 0402.3 金属铸造工艺 0422.3.1 砂型铸造 0422.3.2 特种铸造 043参考文献 0453 金属塑性加工 0463.1 塑性加工原理 0463.1.1 塑性变形实质 0463.1.2 塑性变形对金属的影响 0483.1.3 金属的可锻性 0493.2 塑性加工工艺 0493.2.1 锻造 0503.2.2 冲压 0523.2.3 特种塑性加工工艺 0553.3 塑性加工新技术 0563.3.1 激光冲击波成形 0563.3.2 内高压成形 057参考文献 0574 金属连接 0584.1 金属连接及分类 0584.2 栓接 0584.2.1 定义与分类 0584.2.2 连接原理与紧固方法 0594.3 铆接 0594.3.1 定义与分类 0594.3.2 特点与应用 0604.3.3 工艺过程与参数 0604.3.4 主要类型 0604.4 粘接 0614.4.1 定义与分类 0614.4.2 特点与应用 0614.4.3 影响粘接强度的因素 0624.5 焊接 0634.5.1 概述 0634.5.2 熔焊 0654.5.3 钎焊 0684.5.4 压焊 069参考文献 0725 金属热处理 0735.1 概述 0735.1.1 金属性能 0735.1.2 热处理原理 0745.1.3 热处理工艺分类 074 5.2 金属热处理 0755.2.1 钢的热处理 0755.2.2 铸铁热处理 0785.2.3 有色金属热处理 0805.3 热处理设备分类 0815.3.1 热处理设备分类 0815.3.2 节能环保措施 0825.4 热处理新技术 0845.4.1 真空热处理 0845.4.2 激光热处理 0845.4.3 计算机技术在热处理中的应用 084参考文献 085第二篇 无机非金属材料6 陶瓷粉体制备 0886.1 陶瓷粉体特性 0886.1.1 形态特性 0886.1.2 几何特性 0906.1.3 填充与堆积特性 0926.1.4 粉体特性影响 0936.2 机械制粉 0936.2.1 传统破碎设备 0946.2.2 传统粉磨设备 0966.2.3 超细粉碎设备 0976.3 物理制粉 0976.3.1 蒸发-冷凝法 0976.3.2 溶剂蒸发法 0986.4 化学制粉 0986.4.1 液相法制粉 0986.4.2 气相法制粉 1036.4.3 固相法制粉 1046.5 特种陶瓷粉体制备 1066.5.1 Si3N4 粉体 1066.5.2 SiC 粉体 1066.5.3 TiB2 粉体 107参考文献 1077 陶瓷成型 1097.1 概述 1097.1.1 陶瓷定义与分类 109 7.1.2 陶瓷成型及要求 1097.1.3 成型分类与选择 1107.2 成型方法 1107.2.1 压制成型法 1107.2.2 浆料成型法 1127.2.3 可塑成型法 1167.3 成型技术比较 119参考文献 1198 陶瓷烧结 1218.1 概述 1218.1.1 工艺流程 1218.1.2 驱动力 1228.1.3 分类 1228.2 烧结影响因素 1238.3 烧结原理 1248.3.1 致密化过程 1248.3.2 物质传递方式 1258.4 烧结工艺 1268.4.1 常压烧结 1268.4.2 热压烧结 1278.4.3 热等静压烧结 1278.4.4 气氛烧结 1288.4.5 自蔓延烧结 1288.4.6 放电等离子烧结 1298.4.7 微波烧结 1298.5 烧结设备 1298.5.1 间歇式窑炉 1298.5.2 连续式窑炉 130参考文献 1329 玻璃生产与加工 1339.1 概述 1339.1.1 定义与分类 1339.1.2 玻璃通性 1339.2 玻璃生产工艺 1349.2.1 生产玻璃的原料 1349.2.2 配合料的制备 1369.2.3 玻璃液的熔制 1369.2.4 玻璃的退火与淬火 1369.2.5 玻璃的缺陷 1379.2.6 玻璃的冷热加工 1389.3 普通平板玻璃的生产 1389.3.1 原料与熔制 1389.3.2 成型工艺 1399.4 浮法玻璃生产及其深加工 1409.4.1 浮法玻璃生产 1409.4.2 浮法玻璃深加工 145参考文献 14810 水泥生产 15010.1 概述 15010.1.1 定义 15010.1.2 分类 15010.2 水泥组成与制备原理 15110.2.1 生料组成 15110.2.2 制备原理 15310.2.3 熟料组成 15510.3 水泥生产工艺 15610.3.1 生产方法 15610.3.2 工艺流程 157参考文献 16111 碳材料制备 16211.1 第一代碳材料 16211.1.1 木炭用途 16211.1.2 生产工艺 16211.2 第二代碳材料 16311.2.1 炭黑 16311.2.2 石墨 16411.3 第三代碳材料 16511.3.1 金刚石 16511.3.2 碳纤维 16511.3.3 碳/碳复合材料 16611.4 新型碳材料 16711.4.1 富勒烯 16711.4.2 石墨烯 16811.4.3 碳量子点 17011.4.4 碳气凝胶 17211.4.5 碳包覆纳米金属颗粒 172参考文献 173 第三篇 高分子材料12 高分子聚合 17612.1 概述 17612.1.1 聚合物概念 17612.1.2 聚合物分类 17612.1.3 聚合物性能 17812.2 高分子的聚合工艺 18012.2.1 聚合工艺特征 18012.2.2 自由基聚合 18112.2.3 离子聚合 18512.2.4 配位聚合 18612.2.5 缩合聚合 18612.2.6 基团转移聚合 18912.2.7 开环易位聚合 19012.3 高分子聚合新技术 19112.3.1 模板聚合 19112.3.2 超临界聚合 19212.3.3 辐射聚合 193参考文献 19313 工程塑料成型 19513.1 概述 19513.1.1 定义 19513.1.2 用途 19513.1.3 分类 19613.2 成型工艺与设备 19813.2.1 注射成型 19813.2.2 挤出成型 20113.2.3 热成型 20313.2.4 压缩模塑 20413.2.5 中空成型 20513.3 工程塑料改性 207参考文献 20714 橡胶合成与加工 20914.1 概述 20914.1.1 定义与特性 20914.1.2 常用橡胶介绍 21014.2 单体合成与聚合及后处理 211 14.2.1 单体合成与精制 21114.2.2 聚合过程 21114.2.3 后处理 21114.3 橡胶材料的配合体系 21214.3.1 母体材料 21214.3.2 硫化体系 21214.3.3 防护体系 21414.3.4 补强填充体系 21414.3.5 软化增塑体系 21414.3.6 其他助剂 21514.4 橡胶制品的生产 21514.4.1 生胶预处理 21514.4.2 塑炼 21614.4.3 混炼 21814.4.4 成型 22014.4.5 硫化 221参考文献 22315 合成纤维制备 22515.1 概述 22515.1.1 定义与分类 22515.1.2 “六大纶”简介 22615.2 合成纤维制备工艺 22715.2.1 原料制备 22715.2.2 纺丝 22815.2.3 后加工 23115.2.4 染色 23315.2.5 主要品质指标 23415.3 常见合成纤维制备 23815.3.1 腈纶制备 23815.3.2 涤纶制备 23915.3.3 锦纶制备 24015.3.4 维纶制备 241参考文献 24216 涂料和胶黏剂制备 24316.1 涂料制备 24316.1.1 定义与分类 24316.1.2 主要组成 24416.1.3 成膜机理 24416.1.4 主要品种 245 16.1.5 制备工艺 24616.1.6 生产过程 24716.2 胶黏剂制备 24716.2.1 定义与分类 24716.2.2 主要组成 24816.2.3 性能特点 24816.2.4 胶黏理论 24916.2.5 制备工艺 25016.2.6 主要应用 251参考文献 252第四篇 复合材料17 复合材料及增强体制备 25417.1 复合材料及其效应 25417.1.1 复合材料概述 25417.1.2 复合效应 25517.1.3 界面效应 25617.2 增强体制备 25617.2.1 纤维 25617.2.2 颗粒 26117.2.3 晶须 26317.2.4 微珠 26517.2.5 其他增强体 265参考文献 26618 聚合物基复合材料制备 26718.1 概述 26718.1.1 定义和分类 26718.1.2 性能特点 26718.1.3 聚合物基体和增强体 26718.1.4 工艺特点 26818.2 热塑性聚合物基复合材料制备 26818.2.1 热塑性聚合物基复合材料的特性 26818.2.2 短纤维增强热塑性聚合物基复合材料制备 26918.2.3 长纤维增强热塑性聚合物基复合材料制备 27018.3 热固性聚合物基复合材料制备 27218.3.1 手糊成型 27318.3.2 模压成型 27418.3.3 层压成型 27618.3.4 缠绕成型 277 18.3.5 树脂传递成型 277参考文献 27819 金属基复合材料制备 27919.1 概述 27919.1.1 定义与特性 27919.1.2 分类 27919.2 金属基复合材料制备 28019.2.1 固态法 28019.2.2 液态法 28119.2.3 其他制备方法 28319.3 金属基复合材料加工 28619.3.1 半固态铸造成型 28619.3.2 塑性加工 28719.3.3 连接 28719.3.4 机械加工 288参考文献 28820 陶瓷基复合材料制备 29020.1 概述 29020.1.1 定义与分类 29020.1.2 性能与应用 29020.2 陶瓷基复合材料增韧机理 29020.2.1 纤维增韧 29120.2.2 晶须增韧 29120.2.3 相变增韧 29120.2.4 颗粒增韧 29220.3 陶瓷基复合材料制备 29220.3.1 纤维增强陶瓷基复合材料制备 29220.3.2 颗粒增强陶瓷基复合材料制备 29320.3.3 晶须增强陶瓷基复合材料制备 29420.4 陶瓷基复合材料制备新工艺 29420.4.1 化学气相沉积法 29420.4.2 化学气相渗透法 29520.4.3 定向凝固法 295参考文献 295第五篇 材料表面改性及材料防腐蚀21 材料表面改性 29821.1 概述 298 21.1.1 表面改性目的 29821.1.2 表面改性手段与作用 29821.2 表面形变强化 29821.2.1 强化原理 29821.2.2 喷丸强化 29921.2.3 滚压强化 30021.2.4 内挤压强化 30121.3 表面相变强化 30121.3.1 感应加热表面淬火 30121.3.2 火焰加热表面淬火 30221.3.3 激光表面淬火 30321.4 高能束表面改性 30321.4.1 激光束表面改性 30321.4.2 电子束表面改性 30421.4.3 离子注入表面改性 30521.5 表面化学热处理 30621.5.1 工艺流程 30621.5.2 渗碳 30621.5.3 渗氮 30821.6 表面电镀和化学镀 30921.6.1 电镀 30921.6.2 化学镀 31021.7 表面气相沉积 31121.7.1 物理气相沉积 31121.7.2 化学气相沉积 31121.8 表面电火花沉积 312参考文献 31222 材料腐蚀与防护 31422.1 概述 31422.1.1 表面破坏与防护 31422.1.2 材料腐蚀 31422.1.3 腐蚀分类 31522.2 金属的腐蚀与防护 31622.2.1 金属的全面腐蚀和局部腐蚀 31622.2.2 金属在自然环境中的腐蚀与防护 31922.2.3 金属在典型工业环境中的腐蚀与防护 32122.2.4 金属防护技术 32222.3 非金属的腐蚀与防护 32522.3.1 硅酸盐类材料的腐蚀与防护 32522.3.2 木质材料的腐蚀与防护 32822.3.3 有机高分子的腐蚀与防护 328参考文献 330第六篇 特种材料制备及3D 打印技术23 纳米粉体制备 33223.1 概述 33223.1.1 定义与性质 33223.1.2 分类 33223.2 物理法 33323.2.1 机械法 33323.2.2 物理气相沉积法 33323.3 化学法 33423.3.1 气相法 33423.3.2 液相沉淀法 33423.3.3 溶胶-凝胶法 33523.3.4 水热法 33723.3.5 溶剂热法 33823.4 纳米粉体制备新技术 33923.4.1 超声技术法 33923.4.2 等离子体法 33923.4.3 超临界流体干燥法 339参考文献 34024 一维纳米材料制备 34124.1 概述 34124.1.1 定义 34124.1.2 性质与应用 34124.2 制备技术 34224.2.1 生长机制 34224.2.2 制备方法 344参考文献 35025 薄膜材料制备 35325.1 概述 35325.1.1 简介 35325.1.2 薄膜形成机理 35325.2 传统制膜方法 35325.2.1 气相制膜法 35325.2.2 液相制膜法 35625.3 制膜新技术 35725.3.1 分子束外延法 35725.3.2 等离子体增强化学气相沉积 358参考文献 36026 海洋工程材料制备 36126.1 概述 36126.1.1 海洋环境简介 36126.1.2 海洋环境对材料的影响 36126.1.3 海洋环境下材料的性能要求 36226.2 传统海洋工程材料制备 36226.2.1 海洋工程用金属材料 36226.2.2 海洋工程用混凝土材料 36326.2.3 海洋工程用高分子涂料 36526.3 浮力材料制备 36626.3.1 浮力材料简介 36626.3.2 深海浮力材料性能要求 36726.3.3 浮力材料制备方法 368参考文献 37027 3D 打印技术 37127.1 概述 37127.1.1 发展历程 37127.1.2 工作原理和过程 37127.1.3 技术特点 37227.1.4 应用领域 37227.2 聚合物及复合材料的3D 打印 37327.2.1 常规聚合物及复合材料的3D 打印 37327.2.2 高强聚合物及复合材料的3D 打印 37427.3 金属的3D 打印 37627.3.1 粉末沉积 37627.3.2 熔丝沉积 37727.3.3 金属固态3D 打印 37827.3.4 电化学制造3D 打印 37827.3.5 金属粉末3D 打印 37927.4 陶瓷的3D 打印 37927.4.1 立体光刻 38027.4.2 选择性激光烧结 38027.4.3 喷墨3D 打印 38127.4.4 熔融沉积 38127.4.5 分层实体制造 382参考文献 383

本书包含材料合成、材料成型与加工、 材料复合、材料表面处理和特种材料制备五篇，每篇按照概述（基础背景介绍）、工艺方法（主要专业知识）、前沿进展（体现最新知识）展开。系统全面地介绍了各类材料的制备合成、成型加工、材料复合、表面处理等，既包括了传统材料及其工艺方法的相关内容，也涵盖了新材料、新工艺、新方法，体现出了较强的通用性。本书可用作大专院校材料工程及相近专业的研究生、本科生的教学用书或参考书，也可供相关专业的师生和工程技术人员自学与参考。