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第1篇 材料学基础及常用航空工程材料 1

第1章 材料的种类与性能 1

1.1 材料的种类 1

1.2 材料的性能 3

1.2.1 静载荷作用下材料的力学性能 3

1.2.2 动载荷作用下材料的力学性质 6

1.2.3 材料高温和低温下的力学性能 8

1.2.4 材料的物理性能 9

1.2.5 材料的耐蚀性能 10

1.2.6 材料的工艺性能 11

第2章 金属的组织与结构 12

2.1 金属的晶体和结晶 12

2.1.1 金属晶体结构 12

2.1.2 金属的结晶 13

2.2 实际金属组织及其缺陷 15

2.2.1 晶体缺陷类型 15

2.2.2 晶体缺陷和材料性能的关系 16

2.3 金属的合金、相和二元相图 16

2.3.1 基本概念 16

2.3.2 匀晶相图 18

2.3.3 共晶相图 21

2.3.4 其他相图 25

2.3.5 合金相图与材料性能的关系 25

2.4 铁碳合金相图 27

2.4.1 铁碳合金相图中的基本相 27

2.4.2 铁碳合金相图分析 28

2.4.3 铁碳合金相变分析 30

2.4.4 铁碳合金相图中的相和组织与合金的力学性能、工艺性能的关系 31

第3章 铁合金材料的热处理及其改性 34

3.1 概述 34

3.2 钢加热时的组织变化 34

3.2.1 加热温度 34

3.2.2 钢加热时的组织转变——奥氏体化 35

3.3 钢冷却时的组织变化 37

3.3.1 共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线 37

3.3.2 过冷奥氏体等温转变产物 38

3.3.3 影响等温转变曲线的因素 41

3.3.4 过冷奥氏体的连续冷却转变曲线 43

3.4 钢的普通热处理 44

3.4.1 钢的退火与正火 44

3.4.2 钢的淬火 46

3.4.3 钢的回火 50

3.5 钢的表面热处理 53

3.5.1 钢的表面淬火 53

3.5.2 化学热处理 55

3.5.3 表面复合热处理 58

3.6 铸铁的热处理 58

3.6.1 灰口铸铁的热处理 59

3.6.2 球墨铸铁的热处理 59

第4章 铁合金材料 61

4.1 碳钢 61

4.1.1 钢的分类 61

4.1.2 碳钢中杂质元素的影响 62

4.1.3 碳钢的编号和用途 62

4.2 合金结构钢 69

4.2.1 合金元素在钢中的作用 69

4.2.2 合金钢的编号 72

4.2.3 合金结构钢 73

4.2.4 工具钢 83

4.2.5 特殊性能钢 90

4.3 铸铁 99

4.3.1 铸铁的成分及性能 99

4.3.2 铸铁的石墨化及影响因素 100

4.3.3 铸铁的分类 102

4.4 铁合金材料在航空航天中的应用 105

4.4.1 中碳调质钢在航空航天中的应用 105

4.4.2 其他钢种在航空航天中的应用 106

第5章 非铁合金材料 107

5.1 铝及其合金 107

5.1.1 纯铝 107

5.1.2 铝合金及其分类 108

5.1.3 形变铝合金 109

5.1.4 铸造铝合金 111

5.1.5 铝合金的热处理 114

5.1.6 铝合金在航空航天中的应用 116

5.2 钛及其合金 117

5.2.1 纯钛 117

5.2.2 钛合金 117

5.2.3 钛及其合金的热处理 119

5.3 镁及镁合金 119

5.3.1 纯镁 120

5.3.2 镁合金 120

5.3.3 变形镁合金 121

5.3.4 铸造镁合金 122

5.3.5 镁合金在航空航天中的应用 122

5.4 铜及其合金 123

5.4.1 纯铜 123

5.4.2 铜合金 124

5.4.3 黄铜 127

5.4.4 青铜 128

5.5 镍及镍合金 129

5.5.1 镍的性质 129

5.5.2 镍合金的分类和用途 130

第6章 非金属材料及其改性 134

6.1 非金属材料分类、结构和特点 134

6.1.1 高分子材料 134

6.1.2 陶瓷材料 148

6.2 非金属材料的改性及其强化 155

6.2.1 高分子材料的改性及强化 155

6.2.2 陶瓷的增韧强化 161

6.3 非金属材料在航空航天中的应用 162

6.3.1 塑料在航空航天中的应用 162

6.3.2 工程结构陶瓷材料在航空航天中的应用 163

第7章 复合材料 164

7.1 复合材料的复合形式和强化机理 164

7.1.1 复合材料的分类 164

7.1.2 复合材料强化机理 164

7.1.3 复合材料的性能 165

7.2 常用的复合材料特点和性能 166

7.2.1 纤维增强复合材料（FRP） 166

7.2.2 层合复合材料 168

7.2.3 颗粒复合材料 168

7.2.4 骨架复合材料 169

7.3 复合材料的改性技术 169

7.3.1 复合材料的改性及强化机理 169

7.3.2 复合材料的界面设计原则 169

7.4 复合材料在航空航天中的应用 170

7.4.1 树脂基复合材料的应用 171

7.4.2 陶瓷基复合材料的应用 172

7.4.3 金属基复合材料的应用 173

7.4.4 层合复合材料及其应用 174

7.4.5 功能复合材料 174

第8章 功能材料及航空新材料 175

8.1 功能材料 175

8.1.1 功能材料的概念与特点 175

8.1.2 功能材料的分类 176

8.1.3 航空航天常用的功能材料 177

8.2 航空新材料 180

8.2.1 超塑性合金 180

8.2.2 快速凝固合金 182

8.2.3 非晶合金及纳米材料 184

第9章 零件失效及选材原则 187

9.1 失效分析 187

9.1.1 零件的失效形式及原因 187

9.1.2 零件失效分析的一般方法 192

9.1.3 零部件失效分析实例 192

9.2 选材方法和原则 194

9.2.1 选材的基本原则 194

9.2.2 典型零部件选材及工艺分析 197

第2篇 材料成形工艺基础 202

第10章 铸造工艺基础 202

10.1 铸造理论基础 202

10.1.1 液态合金的充型能力 203

10.1.2 铸件的收缩 205

10.1.3 铸件缺陷 206

10.2 铸造成形工艺 210

10.2.1 砂型铸造 210

10.2.2 特种铸造 222

10.2.3 各种铸造方法选择原则 228

10.2.4 铸件结构设计 230

10.2.5 常用合金铸造生产特点 236

10.3 现代铸造技术简介 241

10.3.1 实型铸造 241

10.3.2 陶瓷型铸造 242

10.3.3 连续铸造 243

10.3.4 磁型铸造 244

10.3.5 铸造技术的发展趋势 245

第11章 锻压工艺基础 246

11.1 压力加工理论基础 247

11.1.1 金属塑性变形的实质 247

11.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 248

11.2 锻造及其工艺基础 251

11.2.1 锻造加工理论基础 251

11.2.2 常用锻造方法 254

11.3 冲压及其工艺基础 266

11.3.1 板料冲压成形原理 266

11.3.2 板料冲压的工艺特点与应用 266

11.3.3 板料冲压的基本工序 266

11.3.4 冲压模具 268

11.4 现代压力加工技术与发展动向 270

第12章 焊接工艺基础 275

12.1 焊接理论基础 275

12.1.1 焊接工艺方法的分类 275

12.1.2 焊接工艺的特点 275

12.1.3 焊接工艺的基本理论 276

12.1.4 焊接工艺的应用 283

12.2 常见的焊接工艺方法 284

12.2.1 熔焊 284

12.2.2 压焊 289

12.2.3 钎焊 292

12.3 常用材料焊接和焊接件设计 293

12.3.1 金属材料的焊接性 293

12.3.2 钢的焊接 294

12.3.3 铸铁的补焊 295

12.3.4 常用非铁合金材料的焊接 296

12.3.5 焊接件设计 299

12.4 焊接新技术和发展趋势 301

12.4.1 焊接新技术 301

12.4.2 其他先进焊接方法简介 306

12.4.3 焊接技术的发展趋势 307

第13章 非金属材料成形工艺 310

13.1 陶瓷件成形工艺 310

13.1.1 配料 310

13.1.2 成形 311

13.1.3 烧结 315

13.2 塑料件成形工艺 316

13.2.1 塑料的可加工性及其注意点 316

13.2.2 常用塑料成形工艺 317

第14章 复合材料成形工艺 323

14.1 复合材料通用制备法 323

14.1.1 颗粒、晶须、短纤维增强复合材料 323

14.1.2 纤维增强体增强复合材料 323

14.2 树脂基复合材料的成形方法 325

14.2.1 热固性树脂基复合材料（RMC）的成形 325

14.2.2 热塑性树脂基复合材料的成形 329

14.3 金属基复合材料的成形方法 329

14.3.1 液态金属浸润法 330

14.3.2 扩散黏结法 331

14.3.3 粉末冶金法 332

14.3.4 喷雾共淀积法 335

14.4 陶瓷基复合材料的成形方法 335

14.4.1 浆体浸渗工艺 335

14.4.2 气—液反应工艺 336

14.4.3 化学气相渗透法 336

14.4.4 纳米复合技术 337

14.5 碳／碳复合材料（C/C）的成形方法 337

14.5.1 增强剂碳纤维预成形工艺 337

14.5.2 基体碳和预成形的碳纤维的熔合致密工艺 338

参考文献 339

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