材料工程概論（田進濤）

篇 金屬材料
1 金屬熔煉 002
1.1 鐵的冶煉 002
1.1.1 鐵的簡介 002
1.1.2 煉鐵原料 003
1.1.3 煉鐵技術(shù) 008
1.2 鋼的冶煉及其合金化 010
1.2.1 煉鋼原料及冶煉方法 011
1.2.2 低元素鋼的冶煉 014
1.2.3 鋼的合金化 018
1.3 有色金屬的冶煉 019
1.3.1 有色金屬及其冶煉方法 019
1.3.2 常見輕金屬冶煉 022
1.3.3 常見貴金屬冶煉 026
1.3.4 常見重金屬冶煉 027
1.3.5 稀有金屬及其他有色金屬冶煉 029
參考文獻 033
2 金屬鑄造成型 034
2.1 概述 034
2.1.1 概念與特點 034
2.1.2 發(fā)展趨勢 034
2.1.3 常見鑄造材料 035
2.2 鑄造成型原理 037
2.2.1 液態(tài)金屬充型能力 037
2.2.2 鑄件凝固和結(jié)晶 038
2.2.3 鑄造成型缺陷 040
2.3 金屬鑄造工藝 042
2.3.1 砂型鑄造 042
2.3.2 特種鑄造 043
參考文獻 045
3 金屬塑性加工 046
3.1 塑性加工原理 046
3.1.1 塑性變形實質(zhì) 046
3.1.2 塑性變形對金屬的影響 048
3.1.3 金屬的可鍛性 049
3.2 塑性加工工藝 049
3.2.1 鍛造 050
3.2.2 沖壓 052
3.2.3 特種塑性加工工藝 055
3.3 塑性加工新技術(shù) 056
3.3.1 激光沖擊波成形 056
3.3.2 內(nèi)高壓成形 057
參考文獻 057
4 金屬連接 058
4.1 金屬連接及分類 058
4.2 栓接 058
4.2.1 定義與分類 058
4.2.2 連接原理與緊固方法 059
4.3 鉚接 059
4.3.1 定義與分類 059
4.3.2 特點與應(yīng)用 060
4.3.3 工藝過程與參數(shù) 060
4.3.4 主要類型 060
4.4 粘接 061
4.4.1 定義與分類 061
4.4.2 特點與應(yīng)用 061
4.4.3 影響粘接強度的因素 062
4.5 焊接 063
4.5.1 概述 063
4.5.2 熔焊 065
4.5.3 釬焊 068
4.5.4 壓焊 069
參考文獻 072
5 金屬熱處理 073
5.1 概述 073
5.1.1 金屬性能 073
5.1.2 熱處理原理 074
5.1.3 熱處理工藝分類 074  
5.2 金屬熱處理 075
5.2.1 鋼的熱處理 075
5.2.2 鑄鐵熱處理 078
5.2.3 有色金屬熱處理 080
5.3 熱處理設(shè)備分類 081
5.3.1 熱處理設(shè)備分類 081
5.3.2 節(jié)能環(huán)保措施 082
5.4 熱處理新技術(shù) 084
5.4.1 真空熱處理 084
5.4.2 激光熱處理 084
5.4.3 計算機技術(shù)在熱處理中的應(yīng)用 084
參考文獻 085

第二篇 無機非金屬材料
6 陶瓷粉體制備 088
6.1 陶瓷粉體特性 088
6.1.1 形態(tài)特性 088
6.1.2 幾何特性 090
6.1.3 填充與堆積特性 092
6.1.4 粉體特性影響 093
6.2 機械制粉 093
6.2.1 傳統(tǒng)破碎設(shè)備 094
6.2.2 傳統(tǒng)粉磨設(shè)備 096
6.2.3 超細粉碎設(shè)備 097
6.3 物理制粉 097
6.3.1 蒸發(fā)-冷凝法 097
6.3.2 溶劑蒸發(fā)法 098
6.4 化學(xué)制粉 098
6.4.1 液相法制粉 098
6.4.2 氣相法制粉 103
6.4.3 固相法制粉 104
6.5 特種陶瓷粉體制備 106
6.5.1 Si3N4 粉體 106
6.5.2 SiC 粉體 106
6.5.3 TiB2 粉體 107
參考文獻 107
7 陶瓷成型 109
7.1 概述 109
7.1.1 陶瓷定義與分類 109  
7.1.2 陶瓷成型及要求 109
7.1.3 成型分類與選擇 110
7.2 成型方法 110
7.2.1 壓制成型法 110
7.2.2 漿料成型法 112
7.2.3 可塑成型法 116
7.3 成型技術(shù)比較 119
參考文獻 119
8 陶瓷燒結(jié) 121
8.1 概述 121
8.1.1 工藝流程 121
8.1.2 驅(qū)動力 122
8.1.3 分類 122
8.2 燒結(jié)影響因素 123
8.3 燒結(jié)原理 124
8.3.1 致密化過程 124
8.3.2 物質(zhì)傳遞方式 125
8.4 燒結(jié)工藝 126
8.4.1 常壓燒結(jié) 126
8.4.2 熱壓燒結(jié) 127
8.4.3 熱等靜壓燒結(jié) 127
8.4.4 氣氛燒結(jié) 128
8.4.5 自蔓延燒結(jié) 128
8.4.6 放電等離子燒結(jié) 129
8.4.7 微波燒結(jié) 129
8.5 燒結(jié)設(shè)備 129
8.5.1 間歇式窯爐 129
8.5.2 連續(xù)式窯爐 130
參考文獻 132
9 玻璃生產(chǎn)與加工 133
9.1 概述 133
9.1.1 定義與分類 133
9.1.2 玻璃通性 133
9.2 玻璃生產(chǎn)工藝 134
9.2.1 生產(chǎn)玻璃的原料 134
9.2.2 配合料的制備 136
9.2.3 玻璃液的熔制 136
9.2.4 玻璃的退火與淬火 136
9.2.5 玻璃的缺陷 137
9.2.6 玻璃的冷熱加工 138
9.3 普通平板玻璃的生產(chǎn) 138
9.3.1 原料與熔制 138
9.3.2 成型工藝 139
9.4 浮法玻璃生產(chǎn)及其深加工 140
9.4.1 浮法玻璃生產(chǎn) 140
9.4.2 浮法玻璃深加工 145
參考文獻 148
10 水泥生產(chǎn) 150
10.1 概述 150
10.1.1 定義 150
10.1.2 分類 150
10.2 水泥組成與制備原理 151
10.2.1 生料組成 151
10.2.2 制備原理 153
10.2.3 熟料組成 155
10.3 水泥生產(chǎn)工藝 156
10.3.1 生產(chǎn)方法 156
10.3.2 工藝流程 157
參考文獻 161
11 碳材料制備 162
11.1 代碳材料 162
11.1.1 木炭用途 162
11.1.2 生產(chǎn)工藝 162
11.2 第二代碳材料 163
11.2.1 炭黑 163
11.2.2 石墨 164
11.3 第三代碳材料 165
11.3.1 金剛石 165
11.3.2 碳纖維 165
11.3.3 碳/碳復(fù)合材料 166
11.4 新型碳材料 167
11.4.1 富勒烯 167
11.4.2 石墨烯 168
11.4.3 碳量子點 170
11.4.4 碳氣凝膠 172
11.4.5 碳包覆納米金屬顆粒 172
參考文獻 173  

第三篇 高分子材料
12 高分子聚合 176
12.1 概述 176
12.1.1 聚合物概念 176
12.1.2 聚合物分類 176
12.1.3 聚合物性能 178
12.2 高分子的聚合工藝 180
12.2.1 聚合工藝特征 180
12.2.2 自由基聚合 181
12.2.3 離子聚合 185
12.2.4 配位聚合 186
12.2.5 縮合聚合 186
12.2.6 基團轉(zhuǎn)移聚合 189
12.2.7 開環(huán)易位聚合 190
12.3 高分子聚合新技術(shù) 191
12.3.1 模板聚合 191
12.3.2 超臨界聚合 192
12.3.3 輻射聚合 193
參考文獻 193
13 工程塑料成型 195
13.1 概述 195
13.1.1 定義 195
13.1.2 用途 195
13.1.3 分類 196
13.2 成型工藝與設(shè)備 198
13.2.1 注射成型 198
13.2.2 擠出成型 201
13.2.3 熱成型 203
13.2.4 壓縮模塑 204
13.2.5 中空成型 205
13.3 工程塑料改性 207
參考文獻 207
14 橡膠合成與加工 209
14.1 概述 209
14.1.1 定義與特性 209
14.1.2 常用橡膠介紹 210
14.2 單體合成與聚合及后處理 211  
14.2.1 單體合成與精制 211
14.2.2 聚合過程 211
14.2.3 后處理 211
14.3 橡膠材料的配合體系 212
14.3.1 母體材料 212
14.3.2 硫化體系 212
14.3.3 防護體系 214
14.3.4 補強填充體系 214
14.3.5 軟化增塑體系 214
14.3.6 其他助劑 215
14.4 橡膠制品的生產(chǎn) 215
14.4.1 生膠預(yù)處理 215
14.4.2 塑煉 216
14.4.3 混煉 218
14.4.4 成型 220
14.4.5 硫化 221
參考文獻 223
15 合成纖維制備 225
15.1 概述 225
15.1.1 定義與分類 225
15.1.2 “六大綸”簡介 226
15.2 合成纖維制備工藝 227
15.2.1 原料制備 227
15.2.2 紡絲 228
15.2.3 后加工 231
15.2.4 染色 233
15.2.5 主要品質(zhì)指標(biāo) 234
15.3 常見合成纖維制備 238
15.3.1 腈綸制備 238
15.3.2 滌綸制備 239
15.3.3 錦綸制備 240
15.3.4 維綸制備 241
參考文獻 242
16 涂料和膠黏劑制備 243
16.1 涂料制備 243
16.1.1 定義與分類 243
16.1.2 主要組成 244
16.1.3 成膜機理 244
16.1.4 主要品種 245  
16.1.5 制備工藝 246
16.1.6 生產(chǎn)過程 247
16.2 膠黏劑制備 247
16.2.1 定義與分類 247
16.2.2 主要組成 248
16.2.3 性能特點 248
16.2.4 膠黏理論 249
16.2.5 制備工藝 250
16.2.6 主要應(yīng)用 251
參考文獻 252

第四篇 復(fù)合材料
17 復(fù)合材料及增強體制備 254
17.1 復(fù)合材料及其效應(yīng) 254
17.1.1 復(fù)合材料概述 254
17.1.2 復(fù)合效應(yīng) 255
17.1.3 界面效應(yīng) 256
17.2 增強體制備 256
17.2.1 纖維 256
17.2.2 顆粒 261
17.2.3 晶須 263
17.2.4 微珠 265
17.2.5 其他增強體 265
參考文獻 266
18 聚合物基復(fù)合材料制備 267
18.1 概述 267
18.1.1 定義和分類 267
18.1.2 性能特點 267
18.1.3 聚合物基體和增強體 267
18.1.4 工藝特點 268
18.2 熱塑性聚合物基復(fù)合材料制備 268
18.2.1 熱塑性聚合物基復(fù)合材料的特性 268
18.2.2 短纖維增強熱塑性聚合物基復(fù)合材料制備 269
18.2.3 長纖維增強熱塑性聚合物基復(fù)合材料制備 270
18.3 熱固性聚合物基復(fù)合材料制備 272
18.3.1 手糊成型 273
18.3.2 模壓成型 274
18.3.3 層壓成型 276
18.3.4 纏繞成型 277  
18.3.5 樹脂傳遞成型 277
參考文獻 278
19 金屬基復(fù)合材料制備 279
19.1 概述 279
19.1.1 定義與特性 279
19.1.2 分類 279
19.2 金屬基復(fù)合材料制備 280
19.2.1 固態(tài)法 280
19.2.2 液態(tài)法 281
19.2.3 其他制備方法 283
19.3 金屬基復(fù)合材料加工 286
19.3.1 半固態(tài)鑄造成型 286
19.3.2 塑性加工 287
19.3.3 連接 287
19.3.4 機械加工 288
參考文獻 288
20 陶瓷基復(fù)合材料制備 290
20.1 概述 290
20.1.1 定義與分類 290
20.1.2 性能與應(yīng)用 290
20.2 陶瓷基復(fù)合材料增韌機理 290
20.2.1 纖維增韌 291
20.2.2 晶須增韌 291
20.2.3 相變增韌 291
20.2.4 顆粒增韌 292
20.3 陶瓷基復(fù)合材料制備 292
20.3.1 纖維增強陶瓷基復(fù)合材料制備 292
20.3.2 顆粒增強陶瓷基復(fù)合材料制備 293
20.3.3 晶須增強陶瓷基復(fù)合材料制備 294
20.4 陶瓷基復(fù)合材料制備新工藝 294
20.4.1 化學(xué)氣相沉積法 294
20.4.2 化學(xué)氣相滲透法 295
20.4.3 定向凝固法 295
參考文獻 295

第五篇 材料表面改性及材料防腐蝕
21 材料表面改性 298
21.1 概述 298  
21.1.1 表面改性目的 298
21.1.2 表面改性手段與作用 298
21.2 表面形變強化 298
21.2.1 強化原理 298
21.2.2 噴丸強化 299
21.2.3 滾壓強化 300
21.2.4 內(nèi)擠壓強化 301
21.3 表面相變強化 301
21.3.1 感應(yīng)加熱表面淬火 301
21.3.2 火焰加熱表面淬火 302
21.3.3 激光表面淬火 303
21.4 高能束表面改性 303
21.4.1 激光束表面改性 303
21.4.2 電子束表面改性 304
21.4.3 離子注入表面改性 305
21.5 表面化學(xué)熱處理 306
21.5.1 工藝流程 306
21.5.2 滲碳 306
21.5.3 滲氮 308
21.6 表面電鍍和化學(xué)鍍 309
21.6.1 電鍍 309
21.6.2 化學(xué)鍍 310
21.7 表面氣相沉積 311
21.7.1 物理氣相沉積 311
21.7.2 化學(xué)氣相沉積 311
21.8 表面電火花沉積 312
參考文獻 312
22 材料腐蝕與防護 314
22.1 概述 314
22.1.1 表面破壞與防護 314
22.1.2 材料腐蝕 314
22.1.3 腐蝕分類 315
22.2 金屬的腐蝕與防護 316
22.2.1 金屬的全面腐蝕和局部腐蝕 316
22.2.2 金屬在自然環(huán)境中的腐蝕與防護 319
22.2.3 金屬在典型工業(yè)環(huán)境中的腐蝕與防護 321
22.2.4 金屬防護技術(shù) 322
22.3 非金屬的腐蝕與防護 325
22.3.1 硅酸鹽類材料的腐蝕與防護 325
22.3.2 木質(zhì)材料的腐蝕與防護 328
22.3.3 有機高分子的腐蝕與防護 328
參考文獻 330

第六篇 特種材料制備及3D 打印技術(shù)
23 納米粉體制備 332
23.1 概述 332
23.1.1 定義與性質(zhì) 332
23.1.2 分類 332
23.2 物理法 333
23.2.1 機械法 333
23.2.2 物理氣相沉積法 333
23.3 化學(xué)法 334
23.3.1 氣相法 334
23.3.2 液相沉淀法 334
23.3.3 溶膠-凝膠法 335
23.3.4 水熱法 337
23.3.5 溶劑熱法 338
23.4 納米粉體制備新技術(shù) 339
23.4.1 超聲技術(shù)法 339
23.4.2 等離子體法 339
23.4.3 超臨界流體干燥法 339
參考文獻 340
24 一維納米材料制備 341
24.1 概述 341
24.1.1 定義 341
24.1.2 性質(zhì)與應(yīng)用 341
24.2 制備技術(shù) 342
24.2.1 生長機制 342
24.2.2 制備方法 344
參考文獻 350
25 薄膜材料制備 353
25.1 概述 353
25.1.1 簡介 353
25.1.2 薄膜形成機理 353
25.2 傳統(tǒng)制膜方法 353
25.2.1 氣相制膜法 353
25.2.2 液相制膜法 356
25.3 制膜新技術(shù) 357
25.3.1 分子束外延法 357
25.3.2 等離子體增強化學(xué)氣相沉積 358
參考文獻 360
26 海洋工程材料制備 361
26.1 概述 361
26.1.1 海洋環(huán)境簡介 361
26.1.2 海洋環(huán)境對材料的影響 361
26.1.3 海洋環(huán)境下材料的性能要求 362
26.2 傳統(tǒng)海洋工程材料制備 362
26.2.1 海洋工程用金屬材料 362
26.2.2 海洋工程用混凝土材料 363
26.2.3 海洋工程用高分子涂料 365
26.3 浮力材料制備 366
26.3.1 浮力材料簡介 366
26.3.2 深海浮力材料性能要求 367
26.3.3 浮力材料制備方法 368
參考文獻 370
27 3D 打印技術(shù) 371
27.1 概述 371
27.1.1 發(fā)展歷程 371
27.1.2 工作原理和過程 371
27.1.3 技術(shù)特點 372
27.1.4 應(yīng)用領(lǐng)域 372
27.2 聚合物及復(fù)合材料的3D 打印 373
27.2.1 常規(guī)聚合物及復(fù)合材料的3D 打印 373
27.2.2 高強聚合物及復(fù)合材料的3D 打印 374
27.3 金屬的3D 打印 376
27.3.1 粉末沉積 376
27.3.2 熔絲沉積 377
27.3.3 金屬固態(tài)3D 打印 378
27.3.4 電化學(xué)制造3D 打印 378
27.3.5 金屬粉末3D 打印 379
27.4 陶瓷的3D 打印 379
27.4.1 立體光刻 380
27.4.2 選擇性激光燒結(jié) 380
27.4.3 噴墨3D 打印 381
27.4.4 熔融沉積 381
27.4.5 分層實體制造 382
參考文獻 383