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材料概論（普及版）

為了解決三重建材五金行的問題，作者張金升等 這樣論述：

本書的特點就是簡易通俗。本書主要按照金屬材料、有機高分子材料、無機非金屬材料、復合材料的分類系統進行編排撰寫，對各類新材料作集中扼要介紹。在編排體例上，分為上下兩編。上編以材料歷史和發展為主線，結合材料在人類文明發展和生產生活中的作用，使人們對材料有縱向的了解，同時概述了「材料學」「材料科學與工程」的基本內容，並對高校中的「材料專業」進行了簡單介紹。目的是使學生對「材料」有一基本了解。下編圍繞使學生進一步了解和認識材料的目的，以材料的性能、生產及應用為主線，分別介紹金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料，以及各類新材料。目的是使學生掌握生產生活中常用材料的基本知識。上下兩編基本相互獨立

，根據教學需要，可以兩編都講，也可以只講其中的任意一編。張金升，山東交通學院材料科學與工程學院，教授，1982.1-1983.7：山東淄川陶瓷廠；1983.7-1984.7：山東省輕工美術學校，工藝班教學負責人，創辦陶瓷工藝專業；1984.7-1988.5：山東省輕工業學校，硅酸鹽教研室主任；1988.5-2000.9：濟南建築材料設計研究院，高級工程師，建材室主任，；2000.9-2003.6：山東大學，攻讀博士學位，參與國家自然基金、省自然基金、博士后基金課題；2003.6-至今：山東交通學院，主講《材料概論》、《物理化學》、《硅酸鹽工藝概論》等8門課程。①歷年來主持完成科研項目30余項；

②獲教育部、省、市科技進步獎等各項獎勵20余項，其中近年來，獲教育部科技進步一等獎1項（2006年1月），山東省高等學校研成果二等獎2項（2002年6月，2009年1月），山東黃河科技進步二等獎1項（2005.8）；③獲國家發明專利3項：一種發動機排氣管及其一體化制備工藝，2004年12月。鐵鋁金屬間化合物/氧化鋯陶瓷復合材料，2004年11月。黃土紅土質粉煤灰牆地磚的配方1999年3月。④出版專著7部；⑤主持完成生產線建設工程4項，主持可行性研究項目6項；⑥歷年來在《中國科學》等學術刊物上發表論文70余篇。 上編 材料總論第一章材料概念及其范疇3第一節構造（原）材料3一、

材料定義3二、材料定義的內涵4三、材料與物質4第二節成品（具體應用）材料5第三節物質材料6第四節材料判據6一、資源判據7二、能源判據7三、環保判據7四、質量判據8五、經濟判據8第五節材料科學四要素8一、材料科學四面體8二、材料的晶體結構9三、材料的結合鍵、成分與結構10四、材料的組織結構（微觀結構）11五、材料的成分和組織結構的檢測12第二章材料分類13第一節按化學鍵類型及結構特征分類13一、金屬材料13二、無機非金屬材料15三、有機高分子材料18四、復合材料19五、半導體材料20六、化學建材21第二節按材料發展進程分類——傳統材料和新型材料21第三節按工程應用和材料性能分類22第四節根據現代

科學技術的門類歸屬分類23第五節其他分類方法23一、按用途或服役領域分類23二、按來源分類23三、按材料的物理狀態分類24四、按化學成分分類24五、按原子、分子的排列方式或結晶狀態分類24六、按材料的物理性能分類24七、按材料發生的物理效應分類24八、按材料的某種特殊用途（功能）分類24九、按生命特征分類24十、按是否具有金屬特征分類24十一、固體材料中按結構狀態分類25十二、按材料的可見維度分類25第三章材料發展史26第一節總論26一、材料發展與人類文明息息相關26二、材料發展與文明時代的划分27第二節無機非金屬材料發展簡史32一、陶瓷材料的發展歷史32二、水泥材料發展簡史37三、玻璃材料發

展簡史45第三節金屬材料發展簡史52一、青銅器時代53二、鐵器時代53三、鋼鐵的發展53四、現代鋼鐵工業的開端——貝塞麥把我們帶入鋼鐵時代54五、錳鋼的誕生54六、不銹鋼與超級不銹鋼的誕生55七、切削工具材料的發展55八、其他金屬材料的發展56九、航空時代的驕子——鈦及鈦合金57十、活的金屬——形狀記憶合金58第四節有機高分子材料發展簡史58一、人類開發和利用天然高分子的歷史59二、現代高分子材料的發展59三、我國高分子材料的發展61四、高分子材料的發展趨勢與應用62五、高分子材料改性概況63六、醫用高分子材料發展史簡介64第五節復合材料發展簡史65一、古代復合材料發展歷史簡介65二、現代復合

材料67三、先進復合材料68四、中國先進復合材料發展狀況69五、復合材料的應用領域和發展展望71第四章材料與人類文明73第一節材料是人類文明發展的肇始者73第二節傳統材料的發展與人類文明74一、以使用材料的特征命名歷史考古時代——可靠的歷史時期見證75二、傳統材料的發展與歷史的進步75三、傳統材料的新生80第三節高技術材料與現代文明80一、高新技術的先導80二、材料在技術發達社會中的作用82第四節材料發展與環境協調性84一、材料的開發和使用必須考慮環境協調性和可持續發展84二、材料循環85三、材料的可持續發展戰略與生態環境材料87第五節未來材料89一、未來材料發展的特點——材料設計和分子設計8

9二、材料展望90三、材料發展的重要方向——材料的復合化、多功能化、納米化94第五章材料科學與工程95第一節材料科學的發展階段95一、材料的發展階段95二、材料學的發展階段96三、材料學的發展進程99第二節材料科學與工程學科的興起100第三節材料科學與工程及其內涵和特點101一、研究內容和定義101二、材料科學與工程的內涵102三、材料科學與工程的特點103第四節材料科學與工程研究的重點103一、新工藝、新技術和新合成方法的探索103二、組成、結構和性能的關系104三、重視高精度儀器設備的發展104四、運用計算機開展研究104五、交叉學科和復合材料104六、納米技術的應用104七、界面工程和晶

界工程105八、材料設計和分子設計105第五節材料科學與工程專業培養105一、專業范圍和基本要求105二、業務培養目標105三、業務培養要求105四、應獲得的知識和能力105五、本專業的相關學科106六、學科結構106七、主干學科的方法論介紹107下編 材料各論第六章金屬材料110第一節金屬材料概述110一、金屬及金屬材料學110二、金屬元素在元素周期表中的排布及原子結構特征110三、合金的基本結構類型111四、金屬材料分類111五、金屬通性112第二節純鐵、滲碳體和工業純鐵113一、純鐵113二、滲碳體113三、工業純鐵114第三節鋼——碳鋼和合金鋼115一、鐵碳合金的基本相115二、碳鋼1

17三、合金鋼的分類118第四節工業用鋼119一、工程構件用鋼和低合金結構鋼120二、合金滲碳鋼120三、滲氮鋼、碳氮共滲鋼和表面淬火用鋼121四、合金調質鋼121五、彈簧鋼122六、滾動軸承鋼122七、合金刃具鋼122八、合金模具鋼123九、合金量具鋼123十、不銹鋼124十一、耐熱鋼和高溫合金124十二、耐磨鋼125十三、磁鋼（硅鋼）125第五節鋼材的冶金過程125一、鋼冶金過程熱力學125二、煉鋼工藝和爐外精煉127三、軋制工藝簡介131第六節鋼材的熱處理131一、退火132二、正火133三、淬火133四、回火134第七節鑄鐵136一、鑄鐵概念和定義136二、鑄鐵的組織、分類及應用138

第八節非鐵金屬（有色金屬）及其合金141一、鋁及鋁合金141二、銅及銅合金142三、鈦及鈦合金144四、鎂及鎂合金145五、軸承合金145第七章無機非金屬材料148第一節陶瓷材料148一、陶瓷概念和定義148二、陶瓷的種類和范疇149三、傳統陶瓷品種及應用153四、傳統陶瓷基本制備方法和技術160五、陶瓷基本性質165六、陶瓷生產主要技術裝備169第二節水泥及膠凝材料170一、水泥與膠凝材料概述170二、水泥的分類和范疇175三、常見的水泥品種及應用176四、水泥基本生產工藝181五、水泥熟料中的主要礦物及對水泥性能的影響185六、水泥主要性能和標准要求187七、水泥生產主要技術裝備190第三

節玻璃與非晶態材料190一、玻璃、無定形態材料和非晶態材料的概念190二、玻璃的分類和范疇192三、玻璃的結構194四、常見玻璃品種及應用195五、玻璃的基本生產工藝199六、玻璃的主要性能和標准203七、玻璃生產主要技術裝備205第四節混凝土208一、混凝土的概念208二、混凝土的分類和范疇209三、混凝土常見品種和應用210四、混凝土基本生產工藝212五、混凝土主要性能和要求214六、混凝土生產主要技術裝備217七、混凝土制品簡介218第五節耐火材料219一、耐火材料的概念219二、耐火材料的分類和范疇、常見品種和應用220三、耐火材料基本生產工藝226四、耐火材料主要性能227五、耐火材

料生產主要技術裝備228第八章有機高分子材料229第一節有機高分子材料概述231一、高分子化合物的基本概念231二、高分子化合物的命名232三、高分子化合物的分類232第二節高分子材料的結構與性能233一、高分子化合物的基本鏈結構概述233二、高分子化合物（非晶態）的三種物理狀態235第三節高分子化合物的反應、合成和高分子材料的加工236一、高分子化合物的反應、合成236二、高分子材料的加工概述237第四節高分子各論238一、塑料238二、天然橡膠與合成橡膠242三、纖維244四、塗料247五、膠黏劑248六、功能高分子材料簡介251第五節典型的高分子材料品種252一、聚烯烴252二、丙烯腈—

丁二烯—苯乙烯共聚物254三、聚酰胺254四、聚甲醛254五、氟塑料255六、聚碸255七、聚甲基丙烯酸甲酯255八、酚醛塑料255九、環氧塑料256十、飽和聚酯256十一、聚酰亞胺及其他耐高溫高分子256十二、聚苯醚256十三、有機硅257十四、其他257第九章復合材料258第一節概述258一、復合材料的發展背景258二、復合材料的含義258三、復合材料的組成部分——增強體和增強相259四、復合材料最顯著的優勢特點262五、復合材料分類262第二節復合材料的性能特點263第三節復合材料的復合理論和增強增韌機理266一、復合原理266二、增強機理267三、增韌機理269第四節復合材料的界面27

2一、樹脂基復合材料的界面272二、金屬基復合材料的界面273三、陶瓷基復合材料的界面274第五節樹脂基復合材料275一、概述275二、纖維增強樹脂基復合材料276三、顆粒增強樹脂基復合材料279四、樹脂基功能復合材料280五、熱固性樹脂基復合材料281六、熱塑性樹脂基復合材料282第六節金屬基復合材料282一、概述282二、基體及增強體材料284三、纖維增強金屬基復合材料284四、顆粒增強金屬基復合材料287五、原位復合材料289六、片層疊合金屬基復合材料289七、金屬基功能復合材料289第七節陶瓷基復合材料290一、陶瓷基復合材料特性290二、陶瓷基復合材料類型291三、陶瓷基復合材料各論

292第八節層疊復合材料和層狀結構復合材料297一、層疊復合材料297二、層狀結構復合材料299第九節復合材料的制備301一、纖維的制備301二、樹脂基復合材料的制備303三、金屬基復合材料的制造方法306四、陶瓷基復合材料的制備工藝308五、共晶復合材料的制備312第十章新材料綜述313第一節新材料導言313第二節新材料品種概要316一、能源材料316二、信息材料316三、航空航天材料317四、生物醫學材料317五、環境材料317六、納米材料318七、富勒烯材料318八、石墨烯318九、壓電材料319十、熱釋電材料320十一、鐵電材料320十二、儲氫材料321十三、超導材料321十四、金屬間

化合物材料322十五、非晶材料323十六、高分子新材料323十七、梯度功能材料324十八、隱身材料324十九、智能材料和機敏材料325參考文獻328