| 第一篇材料选用的定量方法 第1章材料选用的定量方法3 11概述3 12材料的初步筛选4 121材料性能要求分析4 122初步筛选的定量方法5 13选材方案的比较7 131性能权重法7 14优化方案的选择9 15材料选择典型事例分析9 151材料使用性能要求9 152材料的初步筛选9 153材料方案的比较9 154选择优化方案10 16材料替代12 161Pugh法12 162成本效益分析12 17材料替代典型事例分析13 18信息来源计算机辅助选材13 181计算机材料数据库13 182计算机辅助最终选材14 183专家系统14 参考文献15第二篇结 构 材 料 第2章碳钢和合金钢19 21概述19 22钢的生产19 221炼铁19 222炼钢20 223连铸20 224轧制/锻造20 23钢的性能发展20 231铁碳平衡相图21 232等温转变曲线26 233连续冷却转变曲线28 234淬透性概念28 24合金元素在钢中的作用30 25钢的热处理34 26钢的分类和材料规范35 261碳钢36 262合金钢37 27总结43 参考文献43 第3章不锈钢45 31合金元素的作用45 32若干腐蚀形式48 321一般腐蚀48 322应力腐蚀开裂48 323点腐蚀49 324缝隙腐蚀50 325晶间腐蚀50 326接触腐蚀51 33氩氧脱碳（AOD）、双重质量证明和 化学成分控制51 34可获得性53 35铁素体不锈钢53 36马氏体不锈钢53 37时效硬化马氏体不锈钢54 38双相不锈钢54 39奥氏体不锈钢和镍合金55 310焊接56 3101碳钢与不锈钢56 3102奥氏体合金58 3103双相不锈钢59 3104高钼合金59 网址59 参考文献60 商标60 第4章铝合金61 41铝合金的特性61 411变形铝合金的优点61 412铸造铝合金的优点62 413变形和铸造铝合金的局限性62 42标识系统63 421变形铝合金标识系统63 422铸造铝合金的标识系统66 423铝合金状态标识系统68 43铝合金的性能68 44铝合金的应用80 441按合金分类的应用80 442按市场范围的应用91 参考文献93 第5章铜及铜合金95 51概述95 52铜工业的结构95 53铜合金设计96 54产品形状99 55电气和电子线材产品100 56箔、带、板材产品107 561建筑107 562电气和电子合金107 563工业产品138 57管材产品138 571水管138 572商业管和配件141 573合金管141 58棒、条和机械线材141 581机加工产品141 582锻造142 583机械线材142 59铸造143 591铸造方法143 592应用143 593套筒轴承152 510铜对人类健康和环境的影响152 第6章钛合金的设计选材154 61概述154 611目的154 612钛合金简介154 613钛合金的耐高温性能154 614钛及其合金的强度和耐腐蚀 性能154 615钛合金的信息155 62钛合金的金属学156 621结构156 622合金中的晶体结构行为156 63高温环境应用的钛合金156 631概述156 632力学行为156 64钛及其合金的显微组织和性能158 641合金成分和力学行为158 642钛合金的强化159 65合金元素的作用159 651金属间化合物和其他第二相160 652力学和物理性能160 653工艺影响161 654氢（在工业纯的钛中）161 655氧和氮（在工业纯的钛中）161 656钛合金的力学性能161 66生产工艺过程167 661钛合金制件生产概况167 662钛的真空熔炼168 663锻造钛合金168 664精密熔模铸造169 665加工和残余应力169 666连接169 67选择钛合金的其他考虑方面170 671腐蚀170 672生物医学方面的应用170 673低温方面的应用170 68评述170 参考文献171 第7章镍及镍基合金172 71概述172 72镍基合金172 721合金分类172 722讨论和应用174 73腐蚀180 74制造184 741变形抗力184 742应变硬化184 75热处理185 751还原性气氛185 752可控气氛185 76焊接186 77机加工186 78结论187 参考文献187 第8章镁及镁合金188 81概述188 82应用188 821作为非结构材料方面的应用188 822作为结构材料方面的应用188 83合金与性能189 831铸件的力学性能190 832变形产品的力学性能190 833物理性能191 84加工制造191 841机加工191 842连接192 843成形192 85腐蚀与表面处理192 851化学转化镀膜192 852阳极镀膜192 853涂漆192 854电镀192 参考文献192 参考书目193 第9章镁合金的腐蚀与氧化194 91概述194 92镁合金的氧化195 921室温氧化195 922高温氧化196 93镁合金的腐蚀198 931电化学特性198 932腐蚀的类型199 933环境与表面膜200 934提高耐蚀性的方法201 94总结与展望207 参考文献208 第10章高温合金的设计选材211 101概述211 1011目的211 1012什么是高温合金211 1013高温合金怎样强化211 1014高温合金制品的制备212 1015高温合金信息222 102高温金属224 1021概论224 1022力学行为224 103高温合金性能226 1031物理/环境性能226 1032力学性能227 104高温合金的发展228 1041通过控制化学成分改善高温 合金228 105熔炼和铸造方法229 1051概论229 1052高温合金的熔炼和精炼229 1053合金锭重熔工艺的优、缺点230 106零件生产231 1061生产部件的铸造方法231 1062锻造和粉末高温合金232 1063连接232 1064制造工艺小结234 107高温合金选材的其他方面235 1071腐蚀和保护涂层235 1072抗热腐蚀的特殊合金236 1073热障涂层236 108合金选择总结236 1081中温应用236 1082高温应用237 109总评238 参考文献238 第11章塑料：热塑性塑料，热固性塑 料和弹性体240 111通用热塑性塑料240 1111聚乙烯240 1112聚丙烯241 1113聚苯乙烯241 1114抗冲击型聚苯乙烯241 1115SAN（苯乙烯/丙烯腈共聚物）241 1116ABS242 1117聚氯乙烯242 1118聚偏二氯乙烯243 1119聚甲基丙烯酸甲酯243 11110聚对苯二甲酸乙二醇酯243 112热塑性工程塑料243 1121聚酯（热塑性塑料）244 1122聚酰胺（尼龙）244 1123聚缩醛245 1124聚苯硫醚245 1125聚碳酸酯245 1126聚砜246 1127改性聚苯醚246 1128聚酰亚胺246 113含氟热塑性塑料247 1131聚四氟乙烯247 1132聚偏氟氯乙烯247 1133聚全氟乙丙烯248 1134聚偏二氟乙烯248 1135聚（三氟氯乙烯与乙烯共 聚物）248 1136聚氟乙烯248 114热固性树脂248 1141酚醛树脂248 1142环氧树脂249 1143不饱和聚酯249 1144醇酸树脂249 1145邻苯二甲酸丙酯249 1146氨基树脂249 115通用弹性体250 116特殊弹性体250 参考文献251 第12章复合材料253 121概述253 1211复合材料的分类的特点253 1212复合材料可比较的性质254 1213制造中需要考虑的事项257 122增强体和基体材料257 1221增强体257 1222基体材料259 123复合材料的性能261 1231复合材料的力学性能263 1232复合材料的物理性能268 参考文献273 参考书目273 第13章智能材料276 131概述276 132压电材料277 133电致伸缩材料279 134磁致伸缩材料280 135抗弹性材料280 136电流变材料281 137磁流变材料281 138热感应材料281 139pH值敏感材料282 1310光敏感材料282 1311智能聚合物282 1312智能凝胶（智能水凝胶）283 1313智能催化剂283 1314形状记忆合金283 1315材料不寻常的特性284 1316评论、关注和结论284 1317未来285 参考文献285 第14章陶瓷材料及其设计、应用 概览287 141概述287 142先进陶瓷工艺287 143脆性和脆性材料设计288 144应用289 1441陶瓷作为耐磨材料的应用289 1442热结构应用291 1443耐腐蚀性293 1444无源电子293 1445压电陶瓷293 1446透明陶瓷294 145信息来源295 1451生产商和供应商295 1452资料295 1453标准和试验方法295 1454设计手册296 146将来的趋势296 参考文献297第三篇材料数据的获得与管理 第15章如何获得材料性能数据301 151概述301 152过程302 1521确定问题302 1522查找所需信息304 1523首先使用最有名的资源305 1524超出桌面306 1525评估数据/信息资源308 1526使用新的信息时重新确定的 问题308 1527知道何时所收集的信息已经 足够了308 153数据库308 15315个大型文献数据库308 1532其他数据库309 参考文献310 第16章材料数据的来源311 161概述311 162对于数据的期望使用311 1621建立材料或产品性能模型311 1622材料选择312 1623分析比较312 1624初步设计312 1625最终设计313 1626材料规范313 1627加工313 1628质量保证314 1629维护314 16210失效分析314 163数据类型314 1631原文数据314 1632数字数据库315 1633元数据315 164数据资源的种类315 165数据质量和可靠性316 166平台：数据资料的类型317 167特定的数据资料317 1671ASM国际317 1672STN国际318 1673因特网319 参考文献320 第17章材料数据管理321 171材料数据管理的历史321 172材料数据管理系统的实施323 1721计划323 1722实施324 1723开展与支持326 173创建数据库326 1731定义项目组326 1732确定终端用户的数据要求326 1733确认功能需求327 1734数据库的设计327 1735原型数据库的开发329 1736数据库的填充329 1737建立数据库330 1738用户界面的定制330 1739数据库的考核331 174商业数据库管理系统331 175材料数据标准333 参考文献334 第18章材料信息的采购和处置336 181概述336 182采购信息337 183材料标准和规范的目录与参考340 184材料处理342 185关于材料循环处理的信息资源343 186当前的问题344 参考文献344第四篇材料性能测试 第19章金属材料性能测试349 191力学测试实验室349 1911试验机350 1912传感器和检测装置351 192拉伸和压缩性能试验351 193蠕变和应力松弛试验353 194硬度和冲击试验354 195断裂韧度试验356 196疲劳试验359 197其他力学试验361 198环境因素361 参考文献363 第20章塑料测试364 201力学性能365 2011拉伸试验（ASTM D638， ISO 5271）365 2012弯曲性能（ASTM D790， ISO 178）365 2013蠕变性能366 2014应力松弛367 2015冲击性能369 2016耐磨试验373 2017耐疲劳性374 2018硬度测试375 202热性能376 2021高温性能测试376 2022脆性温度（ASTM D746， ISO 974）379 203电性能379 2031介电强度（ASTM D149， IEC 2431）380 2032介电常数和损耗因子（ASTM D150，IEC 250）380 2033电阻试验381 2034电弧电阻（ASTM D495）381 204大气老化性能383 2041加速大气老化试验384 2042塑料的户外大气老化（ASTM D1435）386 参考文献387 第21章塑料的特性与识别389 211材料特性试验389 2111熔体指数试验(ASTM D1238， ISO1133)389 2112流变学391 2113黏度试验393 2114凝胶渗透色谱393 2115热分析技术394 2116光谱学402 212塑料的识别分析402 2121熔点的测定403 2122溶解性试验403 2123铜线试验404 2124密度试验404 2125用于识别聚合物的化学及热 分析404 参考文献404 第22章专业的测试机构406 221美国国家标准研究所406 222美国试验和材料协会406 223食品药品管理局407 224国家标准和技术研究所407 225国家电气制造商协会407 226国家消防协会408 227国家卫生基金会408 228塑料工程师协会408 229塑料工业协会409 2210签约商实验室409 2211测试服务的典型价格409 2212独立的测试实验室410 第23章陶瓷测试413 231概述413 232力学性能测试413 2321强度414 2322蠕变416 2323硬度417 2324断裂韧度418 2325高应变速率418 2326疲劳419 233热测试421 2331热膨胀421 2332热传导422 2333热容量424 234无损检测424 2341超声波探伤425 2342射线照相425 235电测试426 2351高温电阻426 2352电子级陶瓷的弯曲强度426 236结语426 参考文献427 第24章无损检测428 241概述428 2411关于检测方法的信息429 2412其他参考资料429 2413电子参考资料429 2414未来NDE的能力429 242液体渗透检测430 2421渗透方法工艺431 2422参考标准试块431 2423渗透检验的局限性432 243超声方法432 2431声波432 2432声的反射和透射432 2433声的折射434 2434检测工艺435 244射线照相436 2441X射线的产生和吸收437 2442中子射线照相438 2443X射线的衰减439 2444采用胶片的X射线照相技术439 2445透度计440 2446实时射线照相技术440 2447计算机层析照相技术441 245涡流检测442 2451趋肤效应442 2452阻抗平面442 2453检测线圈从试样上提离444 246热学方法445 2461红外摄像仪445 2462热涂层445 2463热学检测445 247磁粉检测方法445 2471磁化场446 2472连续与非连续场446 2473检测工艺447 2474零件的退磁447 248选材中检测能力的考虑447 2481材料特性的确定447 2482结构完整性448 2483定量裂纹检测的好处449 2484NDE能力的量化451 2485检测概率452 2486在所有NDI应用中过程控制的 必要性453 249结束语453 附录A：常用材料的超声特性454 附录B：金属和合金的电阻和电导率456 参考文献457第五篇失 效 分 析 第25章失效模式：金属的使用特性和 服役条件461 251失效判据461 252失效模式461 253弹性变形和屈服465 254断裂机理和裂纹失稳扩展466 255疲劳470 2551疲劳载荷及试验470 2552SNP曲线：基本设计工具473 2553影响SNP曲线的因素474 2554非零均值应力474 2555疲劳裂纹扩展476 256蠕变和应力断裂480 2561长期蠕变行为的预测481 2562作用轴应力状态下的蠕变482 257磨蚀和磨损484 2571磨蚀现象484 2572磨损现象490 258腐蚀和应力腐蚀494 2581腐蚀类型494 2582应力腐蚀开裂498 259失效分析和溯源设计499 参考文献499 第26章塑料的失效分析502 261概述502 2611材料选择502 2612设计502 2613工艺503 2614使用环境503 262失效类型504 2621力学失效504 2622热失效504 2623化学失效504 2624环境失效504 263失效分析504 2631目视检查504 2632鉴定分析504 2633应力分析505 2634热转换技术（ASTM F1057）507 2635切片507 2636力学测试507 2637热分析508 2638无损检测技术508 参考文献508 第27章失效模式：陶瓷的性能和使用 要求509 271概述509 272瑕疵510 273断裂力学511 274强度512 275迟滞失效513 276强度和寿命的分散度514 2761强度的分散度514 2762寿命的分散度516 277使用多轴威布尔统计法的设计517 2771压缩加载下的强度517 2772全方位的多轴的断裂准则517 2773局部的多轴性准则517 278热冲击条件下的材料选择519 279高温失效521 2791蠕变应变521 2792蠕变断裂522 参考文献522 第28章脆性材料的力学可靠性及寿命 预测523 281范围523 282简介523 283概述524 2831一般原理524 2832强度524 2833统计强度分布524 2834最小强度过载验证实验525 2835无损缺陷检测525 2836环境加速断裂525 2837恒定加载速率实验526 2838缺口试样的固有强度527 2839寿命预测527 28310置信度极限527 28311寿命预测过程527 284总结528 附录1威布尔（Weibull)试验529 附录2强度和动态疲劳测试530 附录3置信度极限532 参考文献533第六篇制造 第29章选材、设计和制造工艺的相互 关系539 291制造任务539 292不同途径539 293设计540 294材料选择542 295制造工艺的选择542 296完善体系：辅助工艺543 297“最佳”系统的选择543 298相互关系举例544 第30章金属的生产工艺与设备547 301金属切削原理547 302加工功率和切削力550 303刀具寿命552 304金属切削经济学553 3041最低成本的切削速度（Vmin）554 3042刀具寿命最低成本（Tmin）554 3043最大生产率的切削速度 （Vmax）554 3044最大生产率的刀具寿命（Tmax）554 305刀具材料554 3051刀具的几何学555 3052切削液555 3053机加工性556 3054切削速度和进给速度556 306车床557 3061车床尺寸559 3062盈亏平衡（BE）条件559 307钻床560 3071钻孔的准确性563 308铣削566 309齿轮制造569 3091机加工方法569 3092齿轮精加工570 3010螺纹切削和成形571 30101内螺纹571 30102螺纹滚压571 3011拉削572 3012修刨、刨削和插削574 3013锯、剪切和切断576 3014加工塑料576 3015研磨、磨削和精加工577 30151磨料577 30152温度579 3016特种加工580 30161磨料流加工582 30162磨料喷射加工582 30163液压射流加工582 30164低应力研磨582 30165热辅助加工583 30166机电驱动加工583 30167总体成形加工584 30168超声波加工584 30169水射流加工584 301610电化学去毛刺584 301611电化学放电研磨585 301612电化学研磨586 301613电化学珩磨586 301614电化学加工586 301615电化学抛光587 301616电化学磨削刀具587 301617电化学车削588 301618电液流加工588 301619型管电解加工588 301620电子束加工589 301621电火花研磨589 301622电火花加工590 301623电火花锯削590 301624电火花线切割（移动丝）590 301625激光束加工591 301626激光束矩591 301627等离子束加工592 301628化学加工法：化学铣，化学 切料592 301629电抛光592 301630光化学加工593 301631热化学加工593 参考文献593 参考书目594 第31章金属加工、成型与铸造595 311概述595 312热加工工艺596 3121热加工工艺分类596 3122轧制596 3123锻造598 3124挤压599 3125拉深599 3126旋压602 3127管的焊接602 3128穿孔602 313冷加工工艺603 3131冷加工工序分类603 3132压挤工艺603 3133弯曲604 3134剪切606 3135拉制607 314金属铸造和成型工艺609 3141砂型铸造609 3142离心铸造610 3143硬模铸造611 3144石膏模铸造612 3145熔模铸造612 315塑料成型工艺613 3151喷射成型613 3152共补喷射成型613 3153轮转成型613 3154膨胀小球成型613 3155挤压614 3156吹塑成型614 3157热成型614 3158增强塑料成型614 3159锻塑零件614 316粉末冶金614 3161P/M制品的性能615 317表面处理615 3171清理615 3172包覆617 3173化学转换618 参考文献618 第32章塑料零件的加工Ⅰ620 321概述620 322挤出620 323挤出包覆621 324吹膜622 325压延成型623 326片材热成型623 327吹塑成型624 328涂覆626 329旋转成型627 3210浇铸成型628 3211模压成型628 3212传递模塑629 3213注射成型629 3214反应注射成型632 3215总结和结论632 参考文献632 第33章塑料零件的加工Ⅱ633 331塑料零件加工的分类633 3311连续过程和循环过程633 3312流动控制运动学633 332介绍635 3321 设计难点635 3322设计的解决算法635 3323温度影响641 3324压力影响641 3325棒材的挤出（范例）642 第一部分连续加工：剪切控制643 333挤出：单螺杆643 334双螺杆挤出646 335线材包覆646 3351单一拖曳流647 3352牵引流和压力流并存647 336压延成型648 第二部分连续加工：拉伸控制649 337熔体的纤维纺丝649 338吹膜649 第三部分循环过程：剪切为主651 339熔体注射成型651 3310反应注射成型653 3311传递模塑653 第四部分循环过程： 拉伸控制653 3312压缩成型653 3313吹塑成型654 3314热成型654 3315旋转铸塑658 第五部分循环过程：静态过程658 3316铸塑658 3317结论658 参考文献658 参考书目661 期刊661 第34章复合材料制备工艺662 341概述662 3411复合材料的特性662 3412纤维结构形式对力学性能的 影响662 342基本的工艺原理666 3421目的和目标666 3422复合材料工艺路线的一般 特征666 |
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