Обращение к читателям

Предисловие редактора перевода

Предисловие

Глава 1. Введение

1.1. Исторический очерк

1.2. Материаловедение и применение материалов

1.3. Зачем нужно материаловедение и почему необходимо изучать технологию применения материалов

1.4. Классификация материалов

1.5. Прогрессивные материалы

1.6. Необходимость создания новых материалов

Литература

Вопрос

Глава 2. Атомная структура и межмолекулярные связи

Введение

2.1. Атомная структура

2.2. Фундаментальные концепции

2.3. Электроны в атоме

2.4. Периодическая таблица элементов

Атомные связи в твердых телах

2.5. Силы и энергии связей

2.6. Первичные межатомные связи

2.7. Вторичные, или вандерваальсовы связи

2.8. Молекулы

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Глава 3. Структура металлов и керамики

3.1. Введение

Кристаллические структуры

3.2. Общие понятия

3.3. Элементарная ячейка

3.4. Кристаллическая структура металлов

3.5. Плотность металлов. Расчет

3.6. Кристаллическая структура керамики

3.7. Расчет плотности керамики

3.8. Силикатная керамика

3.9. Углерод

3.10. Полиморфизм и аллотропия

3.11. Кристаллографические системы

Кристаллографические точки, направления и плоскости

3.12. Точки на координатных осях

3.13. Кристаллографические направления

3.14. Кристаллографические плоскости

3.15. Линейная и планарная плотности

3.16. Плотноупакованные кристаллические структуры

Кристаллические и некристаллические материалы

3.17. Единичные кристаллы

3.18. Поликристаллические материалы

3.19. Анизотропия

3.20. Рентгеновская дифракция.

Определение структуры кристаллов

3.21. Некристаллические твердые тела

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Глава 4. Структура полимеров

4.1. Введение

4.2. Углеводородные молекулы

4.3. Полимерные молекулы

4.4. Химия полимерных молекул

4.5. Молекулярный вес

4.6. Форма молекул

4.7. Молекулярное строение

4.8. Молекулярные конфигурации

4.9. Термопластичные и термореактивные полимеры

4.10. Сополимеры

4.11. Кристалличность полимеров

4.12. Полимерные кристаллы

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Глава 5. Дефекты структуры твердых тел

5.1. Введение

Точечные дефекты

5.2. Точечные дефекты в металлах

5.3. Точечные дефекты в керамике

5.4. Примеси в твердых телах

5.5. Точечные дефекты в полимерах

5.6. Состав композитов

Различные структурные дефекты

5.7. Дислокации — линейные дефекты

5.8. Дефекты на межфазных границах

5.9. Объемные дефекты

5.10. Колебания атомов

Техника микроскопического анализа

5.11. Общее описание

5.12. Техника микроскопии

5.13. Определение размера зерен

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 6. Диффузия

6.1. Введение

6.2. Механизмы диффузии

6.3. Стационарная диффузия

6.4. Неустановившийся процесс диффузии

6.5. Факторы, влияющие на диффузию

6.6. Другие случаи диффузии

6.7. Диффузия в ионных и полимерных материалах

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 7. Механические свойства

7.1. Введение

7.2. Концепция напряжений и деформаций

Упругие деформации

7.3. Деформационные свойства

7.4. Неупругость

7.5. Упругие свойства материалов

Механические свойства — металлы

7.6. Свойства, измеряемые при растяжении

7.7. Истинные напряжения и деформации

7.8. Упругое восстановление после пластических деформаций

7.9. Сжатие, сдвиг и деформации кручения

Механические свойства — керамика

7.10. Прочность на изгиб

7.11. Упругость

7.12. Влияние пористости на механические свойства керамики

Механические свойства — полимеры

7.13. Деформационная кривая: зависимость напряжения от деформации

7.14. Макроскопические деформации

7.15. Вязкоупругие деформации

Твердость и другие механические характеристики

7.16. Твердость

7.17. Твердость керамических материалов

7.18. Стойкость к раздиру и твердость полимеров

7.19. Вариация свойств материалов

Вариация свойств и коэффициент запаса (безопасности)

7.20. Коэффициент запаса (безопасности)

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 8. Деформации и механизмы упрочнения

8.1. Введение

Механизмы деформации металлов

8.2. К истории вопроса

8.3. Базовая концепция дислокаций

8.4. Описание дислокаций

8.5. Система скольжения

8.6. Скольжение в единичных кристаллах

8.7. Пластические деформации поликристаллических металлов

8.8. Деформирование путем двойникования

Механизмы упрочнения металлов

8.9. Упрочнение путем измельчения зерен

8.10. Увеличение прочности при образовании твердых растворов

8.11. Деформационное упрочнение

Упругое восстановление, рекристаллизация и рост зерен

8.12. Упругое восстановление

8.13. Рекристаллизация

8.14. Рост зерен

Механизмы деформации керамических материалов

8.15. Кристаллическая керамика

8.16. Некристаллическая керамика

Механизмы деформации и упрочнения полимеров

8.17. Упругость частично кристаллических полимеров

8.18. Факторы, влияющие на механические свойства частично кристаллических полимеров

8.19. Деформации эластомеров

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 9. Разрушение

9.1. Введение

Разрушение

9.2. Основы теории разрушения

9.3. Пластичное разрушение

9.4. Хрупкое разрушение

9.5. Принципы механики разрушения

9.6. Хрупкое разрушение керамики

9.7. Разрушение полимеров

9.8. Разрушение при ударе

Усталость

9.9. Циклические напряжения

9.10. S–N-диаграмма

9.11. Усталостное разрушение полимерных материалов

9.12. Инициирование и распространение трещины

9.13. Факторы, влияющие на долговечность

9.14. Влияние окружающей среды

Ползучесть

9.15. Обобщенная характеристика ползучести

9.16. Влияние напряжения и температуры

9.17. Метод экстраполяции

9.18. Высокотемпературные сплавы

9.19. Ползучесть керамических и полимерных материалов

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 10. Фазовые диаграммы

10.1. Введение

Определения и основные концепции

10.2. Предел растворимости

10.3. Фазы

10.4. Микроструктура

10.5. Фазовые равновесия

10.6. Однокомпонентные (или униарные) фазовые диаграммы

Фазовые диаграммы бинарных систем

10.7. Бинарные изоморфные системы

10.8. Интерпретация фазовых диаграмм

10.9. Образование микроструктуры в изоморфных сплавах

10.10. Механические свойства изоморфных сплавов

10.11. Бинарные эвтектические системы

10.12. Образование микроструктуры в эвтектичеких сплавах

10.13. Равновесные фазовые диаграммы с промежуточными фазами или соединениями

10.14. Эвтектоидные и перитектические реакции

10.15. Конгруэнтные фазовые переходы

10.16. Фазовые диаграммы керамики

10.17. Тройные фазовые диаграммы

10.18. Правило фаз Гиббса

Система железо–углерод

10.19. Фазовая диаграмма системы железо–карбид железа (Fe–Fe3С)

10.20. Образование микроструктуры в сплавах железа с углеродом

10.21. Влияние иных элементов, присутствующих в сплаве

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Глава 11. Фазовые превращения

11.1. Введение

Фазовые превращения в металлах

11.2. Основные положения

11.3. Кинетика фазовых превращений

11.4. Метастабильные и равновесные состояния

Микроструктура и изменения свойств в сплавах железа с углеродом

11.5. Диаграммы изотермических переходов

11.6. Диаграмма превращений при непрерывном охлаждении

11.7. Механические свойства сплавов железа с углеродом

11.8. Отпущенный мартенсит

11.9. Обзор фазовых превращений и механических свойств железоуглеродистых сталей

Дисперсионное твердение (упрочнение)

11.10. Термическая обработка

11.11. Механизм твердения

11.12. Остальные соображения

11.13. Кристаллизация

Кристаллизация, плавление и стеклование в полимерах

11.14. Плавление

11.15. Стеклование

11.16. Температуры плавления и стеклования

11.17. Факторы, влияющие на температуры плавления и стеклования

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 12. Электрические свойства

12.1. Введение

Проводимость

12.2. Закон Ома

12.3. Проводимость

12.4. Электронная и ионная проводимость

12.5. Структура энергетических зон в твердых телах

12.6. Проводимость как функция зонной структуры и модели атомных связей

12.7. Подвижность электронов

12.8. Электрическое сопротивление металлов

12.9. Электрические свойства промышленно выпускаемых сплавов

Полупроводники

12.10. Собственные полупроводники

12.11. Примесные полупроводники

12.12. Температурная зависимость концентрации носителей

12.13. Факторы, влияющие на подвижность носителей

12.14. Эффект Холла

12.15. Полупроводниковые устройства

Проводимость в ионной керамике и полимерах

12.16. Проводимость ионных материалов

12.17. Электрические свойства полимеров

Диэлектрические свойства

12.18. Емкости (конденсаторы)

12.19. Векторы поля и поляризация

12.20. Типы поляризации

12.21. Зависимость диэлектрической постоянной от частоты

12.22. Диэлектрическая прочность

12.23. Диэлектрические вещества

Другие электрические свойства веществ

12.24. Сегнето- (ферро)электричество

12.25. Пьезоэлектричество

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 13. Виды материалов и области их применения

13.1. Введение

Типы металлических сплавов

13.2. Сплавы на основе железа

13.3. Цветные сплавы

Типы керамики

13.4. Стекла

13.5. Стеклокерамика

13.6. Глины

13.7. Огнеупоры

13.8. Абразивы

13.9. Цементы

13.10. Керамика с особыми свойствами

13.11. Алмаз и графит

Виды полимеров

13.12. Пластмассы

13.13. Эластомеры

13.14. Волокна

13.15. Остальные области применения

13.16. Современные материалы

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 14. Синтез, производство и переработка материалов

14.1. Введение

Производство изделий из металлов

14.2. Операции формования

14.3. Литье

14.4. Остальные технологические процессы

Термические воздействия на металлы

14.5. Отжиг

14.6. Термическая обработка сталей

Изготовление изделий из кермических материалов

14.7. Формование изделий из стекла и стеклокерамики

14.8. Производство изделий из глин

14.9. Прессование порошка

14.10. Полив на движущуюся ленту

Синтез и получение изделий из полимеров

14.11. Полимеризация

14.12. Добавки к полимерам

14.13. Технологии переработки полимеров

14.14. Переработка эластомеров

14.15. Производство волокон и пленок

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 15. Композиционные материалы (композиты)

15.1. Введение

Композиты с дисперсным наполнителем

15.2. Композиты с крупными частицами наполнителя

15.3. Дисперсионно-упрочненные композиты

Композиты с волокнистым наполнителем

15.4. Влияние длины волокон

15.5. Влияние ориентации волокон и их концентрации

15.6. Армирующие волокна

15.7. Матрицы

15.8. Композиционные материалы с полимерной матрицей

15.9. Композиционные материалы

с металлической матрицей

15.10. Композиты с керамической матрицей

15.11. Углерод-углеродные композиты

15.12. Гибридные композиты

15.13. Переработка композиционных материалов, армированных волокнами

Структурные композиты

15.14. Слоистые композиты (ламинаты)

15.15. Сэндвичевые панели

Краткое содержание

Важные термины и конценпции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 16. Коррозия и деструкция материалов

16.1. Введение

Коррозия металлов

16.2. Электрохимическая теория

16.3. Скорость коррозии

16.4. Снижение скорости коррозии

16.5. Пассивация

16.6. Роль окружающей среды

16.7. Виды коррозии

16.8. Коррозионные среды

16.9. Защита от коррозии

16.10. Оксидирование

Коррозия керамических материалов

Деструкция полимеров

16.11. Набухание и растворение

16.12. Разрушение связей

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 17. Теплофизические свойства

17.1. Введение

17.2. Теплоемкость

17.3. Тепловое расширение

17.4. Теплопроводность

17.5. Температурные (термические) напряжения

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 18. Магнитные свойства

18.1. Введение

18.2. Основные представления

18.3. Диамагнетизм и парамагнетизм

18.4. Ферромагнетизм

18.5. Антиферромагнитизм и ферримагнетизм

18.6. Влияние температуры на магнитные свойства

18.7. Домены и гистерезис

18.8. Магнитная анизотропия

18.9. Магнитно-мягкие материалы

18.10. Магнитнотвердые материалы

18.11. Магнитная запись

18.12. Сверхпроводимость

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 19. Оптические свойства

19.1. Введение

Основные принципы

19.2. Электромагнитное излучение

19.3. Взаимодействие света с веществом

19.4. Атомные и электронные взаимодействия

Оптические свойства металлов

Оптические свойства неметаллов

19.5. Преломление (рефракция)

19.6. Отражение (рефракция)

19.7. Поглощение (абсорбция)

19.8. Пропускание

19.9. Цвет

19.10. Прозрачность и непрозрачность изоляционных материалов

Применение оптических явлений

19.11. Люминесценция

19.12. Фотопроводимость

19.13. Лазеры

19.14. Оптические волокна в системах связи

Краткое содержание

Важные термины и концепции

Литература

Вопросы и задачи

Задачи на технологические расчеты

Глава 20. Проблемы экономики, охраны окружающей среды и социальные аспекты материаловедения

20.1. Введение

Проблемы экономики

20.2. Конструкция изделия

20.3. Материалы

20.4. Технология производства изделий

Охрана окружающей среды и социальные аспекты производства

20.5. О роли рециклинга в материаловедении и технологии материалов

Краткое содержание

Литература

Задачи на технологические расчеты

Приложение А. Международная система единиц (СИ)

Приложение Б. Свойства основных технических материалов

Приложение В. Цены и относительная стоимость ряда технических материалов

Приложение Г. Структуры повторяющихся звеньев базовых полимеров

Приложение Д. Температуры стеклования и плавления базовых полимеров

Словарь терминов

Ответы на некоторые задачи