工程材料（第5版） [Engineering Maerials] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱张校，姚可夫 编

图书标签:

• 工程材料
• 材料科学
• 材料工程
• 金属材料
• 非金属材料
• 高分子材料
• 复合材料
• 材料性能
• 材料选择
• 工程应用

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302249078

版次：5

商品编码：12290560

包装：平装

丛书名： “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 ， ，

外文名称：Engineering Maerials

开本：16开

出版时间：2011-02-01

用纸：胶版纸

页数：353

字数：536000

正文语种

内容简介

　　《工程材料（第5版）》根据高等工业学校机械工程材料及物理化学课程教学指导小组制定的机械工程材料课程教学大纲和教学基本要求编写。阐述了工程材料的结构、组织、性能及其影响因素等工程材料的基本理论和基本规律；介绍了金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等常用工程材料以及它们的应用等基本知识；讨论了机械零件的失效与选材等内容。
　　《工程材料（第5版）》可作为高等院校机类专业学生用书，也可供报考机械类专业研究生的考生和有关工程技术人员学习、参考。
　　《工程材料（第5版）》课程2005年被评为国家精品课程，并荣获2004年度北京市高等教育教学成果二等奖。
　　与《工程材料（第5版）》相配的《工程材料习题与辅导（第5版）》及与《工程材料（第5版）》相配的《工程材料（第5版）教师参考书》、《工程材料（第5版）多媒体教案》也已经由清华大学出版社出版。

内页插图

目录

绪论
0．1 中华民族对材料发展的重大贡献
0．2 材料的结合键
0．3 工程材料的分类

第1章 材料的结构与性能特点
1．1 金属材料的结构与组织
1．1．1 纯金属的晶体结构
1．1．2 合金的晶体结构
1．1．3 金属材料的组织
1．2 金属材料的性能特点
1．2．1 金属材料的_丁艺性能
1．2．2 金属材料的力学性能
1．2．3 金属材料的理化性能
1．3 高分子材料的结构与性能特点
1．3．1 高分子材料的结构
1．3．2 高分子材料的性能特点
1．4 陶瓷材料的结构与性能特点
1．4．1 陶瓷材料的结构
1．4．2 陶瓷材料的性能特点

第2章 金属材料组织和性能的控制
2．1 纯金属的结晶
2．1．1 纯金属的结晶
2．1．2 同素异构转变
2．1．3 铸锭的结构
2．1．4 结晶理论的工程应用
2．2 合金的结晶
2．2．1 二元合金的结晶
2．2．2 合金的性能与相图的关系
2．2．3 铁碳合金的结晶
……

第3章 金属材料
第4章 高分子材料
第5章 陶瓷材料
第6章 复合材料
第7章 功能材料及新材料
第8章 零件失效分析与选材原则
第9章 典型工件的选材及工艺路线设计
第10章 工程材料的应用

附录1 金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表
附录2 金属热处理工艺的分类及代号（摘自GB／T12603-2005）
附录3 常用钢的临界点
附录4 钢铁及合金牌号统一数字代号体系（摘自GB／T17616-1998）
附录5 国内外常用钢号对照表
附录6 常用铝及铝合金状态代号与说明（摘编自GB／T16475-2008）
附录7 若干物理量单位换算表
附录8 工程材料常用词汇中英文对照表
参考文献

前言/序言

　　《工程材料》课程是高等院校机类专业的一门技术基础课。《工程材料》课程的任务是从机械工程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的成分、加工工艺、组织、结构与性能之间的关系；介绍常用机械工程材料及其应用等基本知识。本课程的目的是使学生通过学习，在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力。由于能源、材料和信息是现代社会和现代科学技术的三大支柱，学习并掌握工程材料的基本知识，对于工科院校机械类专业的学生是十分必要的。国内外许多高等院校已把《工程材料》（或称《机械工程材料》）课程设置为机械类专业的一门十分重要的技术基础课。
　　本书根据高等工业学校机械工程材料教学大纲和教学要求编定，可作为高等院校学生学习工程材料课程的教材，也可供报考机械类专业和材料科学与工程类专业研究生的考生和有关工程技术人员学习、参考。
　　清华大学出版社出版的郑明新教授主编的《工程材料》第1版（1983年）、第2版（1991年）、朱张校教授主编的《工程材料》第3版（2001年）、朱张校、姚可夫教授主编的《工程材料》第4版（2009年）共计出版发行约30万册。我国许多高等院校采用了这本教材。其中《工程材料》第2版获机械部优秀教材2等奖、教育部科技进步奖3等奖；《工程材料》第3版获北京市高等教育教学成果2等奖。《工程材料》教材被教育部列为普通高等教育“十五”、“十一五”国家级规划教材及“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。清华大学的工程材料课程被评为国家级精品课程、北京市精品课程。为了适应材料学科快速发展的需要，进一步提高工程材料课程的教学水平与教学质量，本次对工程材料教材进行了较大修订。由于本书主要供机械类专业学生使用，因此重点在于阐明各种工程材料的组织结构、性能和应用，以及正确选材和用材的基本知识。近年来，我国的研究生教育事业发展很快，一些院校和研究单位把“工程材料”作为机械类专业研究生招生考试科目，并把清华大学的《工程材料》教材作为重要参考书。因此本书加强了材料学方面的内容，以利于加强学生的材料科学基础知识。同时重视材料学理论在工程实际中的应用，引入了大量工程应用实例，引导学生理论联系实际，掌握基本理论知识。
　　《工程材料》第5版由三部分内容组成。第一部分为基本理论部分，由第1章、第2章组成，阐述了工程材料学的基本概念和基本理论，其内容为工程材料的结构、组织和性能以及它们之间的关系；金属材料组织与性能的影响因素和规律。第二部分为工程材料知识部分，包括第3章至第7章，介绍了常用金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料的成分、组织、性能及其应用知识。同时对功能材料和其他新材料作了介绍，以扩展学生的材料知识面。第三部分为工程材料的应用部分，由第8章至第10章组成。介绍机械零件的失效与选材知识以及工程材料在汽车、机床、仪器仪表、热能、化工及航空航天等领域的应用情况，其中“工程材料的应用”一章可根据不同专业的学生有选择地讲授部分内容，其他内容可由学生自学。书中引入了较多的新材料、新技术知识，有利于培养学生的创新意识。本书的重点是第2、3章和第9章。
　　本书中介绍的材料牌号采用了最新的国家标准。考虑到读者对材料新牌号尚不熟悉，因此保留了部分材料的旧牌号，文中用括号表明。例如不锈钢牌号20Cr13（2Cr13）、铝合金牌号5A05（LF5），其中20Cr13、5A05为新牌号，2Cr13、LF5为旧牌号。
　　本教材力求体系更科学合理，内容更丰富新颖；尽量做到理论性强，概念清晰，语言简洁，条理性强，注重理论联系实际，实例丰富。本书介绍的材料种类多，牌号新，材料知识面广。本教材适用面宽，可作为高等院校各机械类专业学生的教材或学习参考书。书末附有国内外常用钢号对照表及工程材料常用词汇中英文对照表，可供读者阅读有关外文参考教‘材或文献时查阅。
　　配合本教材，作者另外编写了《工程材料习题与辅导（第5版）》-书作为《工程材料（第5版）》的配套教材。内容包括《工程材料（第5版）》各章重点、习题、课童讨论指导书、实验指导书等，同时编写了《工程材料（第5版）教师参考书》，制作了《工程材料（第5版）多媒体教案》光盘，为工程材料课程教师提供了必要的教学资源。以上教学资源都已由清华大学出版社出版。
　　在教育部新世纪网络课程建设工程资助下，作者研制了《工程材料网络课程》，建设了国家级精品课工程材料课程网站。《工程材料网络课程》已由高等教育电子音像出版社出版。学生可以在网络环境下自主学习。
　　本书编写者分工如下：
　　绪论、第1章1.1节、1.2节、第2章2.1节至2.4节、第9章9.3节、9.4节由朱张校编改。第1章1.3节、第4章、第7章由张弓编改。第1章1.4节、第5章、第6章由张华堂编改。第2章2.5节、第3章3.1节、3.2节、第9章9.1节、第10章10.4节由王昆林编改。第2章2.6节、第8章、第10章10.2节、10.3节由张人佶编改。第3章3.3节、第9章9.2节、第10章10.1节由姚可夫编改。第3章3.4节由吴运新编改。第10章10.5节、10.6节由巩前明编改。附录1、3、4、6、7、8由朱张校整编，附录2、5由张欣整编。书中显微组织照片由丁莲珍、张欣、朱张校提供。
　　郑明新教授对本书的编写提出了非常宝贵的意见，并审阅了全书。全体编者对郑明新教授表示衷心的感谢。
　　本书的编写中引用了有关材料牌号方面的最新国家标准，参考了部分国内外有关教材、科技著作及论文，部分照片下载自互联网。在此特向有关作者致以深切的谢意。
　　由于编者水平有限，本书不足之处在所难免，敬请读者批评指正。

工程材料（第5版） 概述 《工程材料（第5版）》是一部全面、深入探讨现代工程领域至关重要的一环——材料科学与工程的权威性教材。本书旨在为读者提供一个扎实且广泛的材料基础知识体系，涵盖从基础理论到实际应用的各个层面，帮助未来的工程师和研究人员深刻理解材料的结构、性能、加工以及在不同工程环境下的行为。本版在继承前几版经典内容的基础上，融入了最新的研究进展和行业动态，内容更加贴近当前工程实践的需求，是一部不可或缺的参考工具书。 内容梗概 本书以系统性的视角，从微观的原子结构出发，逐步深入到宏观的材料性能和应用。其结构清晰，逻辑严谨，理论与实践相结合，力求使读者在掌握基本概念的同时，也能理解材料在实际工程设计中的重要性。 第一部分：材料基础 材料的微观结构与性能： 这一部分是理解材料的基石。内容将详细介绍物质的基本构成，包括原子、分子、晶体结构以及非晶态结构。读者将学习到如何描述和表征材料的晶格、晶界、位错、空位等微观缺陷，并理解这些缺陷如何深刻影响材料的力学、电学、磁学、热学以及光学性能。本书将重点阐述不同材料体系（如金属、陶瓷、聚合物、复合材料）的典型微观结构特征，以及它们与宏观性能之间的内在联系。例如，在金属部分，将深入探讨面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方密排（HCP）等晶体结构，以及这些结构如何影响金属的延展性和强度。对于陶瓷，则会介绍离子键和共价键的性质，以及它们如何导致陶瓷的硬度和脆性。聚合物部分将聚焦于长链分子结构、链缠结、结晶与非晶区域，以及这些因素如何决定聚合物的柔韧性、强度和热性能。 相变与热处理： 相变是材料性能改变的关键过程。本书将详细介绍固态相变的基本原理，包括形核与生长机制，以及常见的相图（如二元合金相图）的解读方法。读者将学习如何利用相图预测材料在不同温度和成分下的相组成和相结构，并理解这些相变过程对材料性能的影响。热处理是控制材料性能的有效手段。本书将系统介绍各种热处理工艺，如退火、正火、淬火、回火、时效等，并深入分析不同热处理工艺对金属合金（特别是钢和铝合金）的显微组织和力学性能（如强度、硬度、韧性）的影响。例如，对于钢，将详细介绍奥氏体化、淬火冷却速率与马氏体相变的关系，以及不同回火温度对马氏体组织转变和力学性能的影响。 第二部分：工程材料类别 金属及其合金： 金属材料因其优异的力学性能、导电性和导热性，在工程领域占据着核心地位。本书将系统介绍黑色金属（如各种钢、铸铁）和有色金属（如铝、铜、钛、镁及其合金）的组成、组织、性能和应用。对于钢，将重点介绍碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢等不同类别钢的牌号、性能特点和适用范围。对于铸铁，将深入探讨灰铸铁、球墨铸铁、白口铸铁等的组织与性能差异。有色金属部分，将详细阐述铝合金、铜合金、钛合金等在高强度、轻质化、耐腐蚀等方面的优势，以及它们在航空航天、汽车、电子电器等领域的广泛应用。本书还将介绍金属的塑性变形机制，如滑移和孪晶，以及加工硬化和固溶强化、沉淀强化、晶界强化等强化机制。 陶瓷材料： 陶瓷材料以其高硬度、高耐温性、耐腐蚀性和优良的电绝缘性而闻名，在高温工程、电子器件、生物医学等领域发挥着不可替代的作用。本书将介绍传统陶瓷（如氧化物、碳化物、氮化物）和先进陶瓷（如氧化锆、碳化硅、氮化硅）的分类、微观结构、性能特点和制备工艺。读者将学习到陶瓷材料的力学性能（特别是其脆性及其克服方法）、热学性能、电学性能以及光学性能，并了解陶瓷材料在航空发动机、燃气轮机叶片、绝缘子、传感器等关键部件中的应用。本书还将探讨陶瓷的烧结过程，以及如何通过控制烧结参数来优化陶瓷的致密度和性能。 聚合物材料： 聚合物材料因其轻质、易加工、成本低廉且性能可调，已成为现代工程中不可或缺的材料。本书将详细介绍通用塑料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯）、工程塑料（如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛）以及特种工程塑料（如聚醚醚酮）的结构、性能和应用。读者将学习到聚合物的分子链结构、玻璃化转变温度（Tg）、熔点（Tm）、结晶度等关键参数如何影响聚合物的力学、热学和化学性能。本书还将探讨聚合物的加工工艺，如注塑、挤出、吹塑等，以及聚合物的增强和改性方法，以满足不同工程需求。 复合材料： 复合材料是将两种或两种以上不同性质的材料结合在一起，以获得单一材料无法实现的优异性能。本书将重点介绍纤维增强聚合物（FRP）复合材料，如碳纤维增强聚合物（CFRP）和玻璃纤维增强聚合物（GFRP），以及颗粒增强复合材料和层状复合材料。读者将深入理解复合材料的组成（基体和增强体）、微观结构、力学性能（如高比强度、高比模量）以及设计原则。本书还将讨论复合材料在航空航天、汽车、风力发电叶片等领域的创新应用，以及复合材料的失效模式和寿命预测。 第三部分：材料的性能与应用 力学性能： 力学性能是衡量材料能否承受外力的关键指标。本书将详细介绍材料的强度（屈服强度、抗拉强度）、韧性（断裂韧性）、硬度、疲劳强度、蠕变性能等。读者将学习到如何通过拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验等标准试验方法来测定材料的力学性能，并理解这些性能指标在工程设计中的重要性。本书还将介绍应力集中、断裂力学等概念，帮助读者理解材料在复杂应力状态下的行为。 电学、磁学、热学与光学性能： 除了力学性能，材料在电、磁、热、光等方面的性能同样至关重要。本书将介绍不同材料的导电性、绝缘性、半导体特性，以及铁磁性、顺磁性、抗磁性等磁学行为。在热学方面，将涉及材料的导热性、热膨胀系数、比热容等。光学性能部分，将介绍材料的透明性、反射性、折射率以及发光特性。本书将结合具体的材料类型和工程应用，阐述这些性能的内在联系和应用实例，如导体在电子线路中的应用，绝缘体在高压设备中的应用，磁性材料在电机和存储设备中的应用，热敏材料在传感器中的应用等。 材料的腐蚀与防护： 腐蚀是导致材料性能退化和失效的重要原因。本书将系统介绍金属材料在不同环境下的腐蚀机理，包括电化学腐蚀、化学腐蚀等。读者将学习到不同腐蚀类型（如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂）的特征和影响因素。本书还将重点介绍各种材料的防护措施，如表面处理（电镀、阳极氧化、涂层）、缓蚀剂的使用、阴极保护等，以提高材料的使用寿命和可靠性。 材料的加工与成形： 材料的加工与成形工艺直接影响其最终的组织和性能。本书将介绍金属的铸造、锻造、轧制、焊接等成形工艺，陶瓷的粉末冶金、压制、烧结等工艺，以及聚合物的注塑、挤出、吹塑等成形方法。读者将了解不同加工工艺对材料微观结构和宏观性能的影响，以及如何选择合适的加工工艺来获得理想的材料性能和产品。 失效分析与可靠性： 理解材料的失效模式是保障工程安全和可靠性的关键。本书将介绍常见的材料失效类型，如断裂（脆性断裂、韧性断裂）、疲劳、蠕变、腐蚀失效等，并提供失效分析的基本方法和案例。同时，本书还将探讨材料的可靠性评估和寿命预测，帮助工程师设计更安全、更耐用的工程产品。 第四部分：先进材料与未来展望 先进材料： 随着科技的飞速发展，对材料性能的要求也日益提高。本书将介绍一些前沿的先进材料，如纳米材料、智能材料（形状记忆合金、压电材料）、生物材料、能源材料（如太阳能电池材料、电池材料）等。将概述这些材料的特性、制备方法和潜在应用，为读者提供一个了解材料科学最新研究动态的窗口。 可持续性与环保： 在当今社会，可持续性已成为工程领域的重要考量。本书将讨论材料的生命周期评估，包括原材料的获取、材料的加工、使用以及废弃物的回收和处理。将强调发展绿色材料、可再生材料和易回收材料的重要性，以及如何通过材料设计和选择来降低工程对环境的影响。 学习目标 通过学习《工程材料（第5版）》，读者将能够： 深刻理解材料的微观结构与其宏观性能之间的内在联系。 掌握不同类型工程材料（金属、陶瓷、聚合物、复合材料）的基本原理、性能特点和应用领域。 熟练运用材料性能指标进行工程设计和选材。 理解材料的加工、成形、失效机理和防护方法。 了解当前先进材料的研究进展和未来发展趋势。 培养材料的选择和应用中的可持续性意识。 《工程材料（第5版）》不仅是一本教科书，更是一本面向广大工程师、研究人员和相关领域学生的实用指南，为他们在日益复杂和充满挑战的工程世界中提供坚实的材料基础和创新的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个刚接触工程材料的学生来说，《工程材料（第5版）》的易读性和启发性是最大的亮点。它没有一开始就抛出大量晦涩难懂的术语和公式，而是从最基础、最直观的概念入手，逐步引导读者进入材料的世界。我非常喜欢书中对材料微观结构的图解，那些晶格、原子排列的生动描绘，让我对抽象的微观世界有了一个具象的理解。同时，书中对于材料宏观性能的解释也十分到位，例如，在讲解强度和韧性的关系时，作者通过形象的比喻和对比，让我能够深刻理解这两者之间的权衡。此外，这本书还鼓励读者进行思考，书中经常会提出一些开放性的问题，引导我们去探索材料的更多可能性。我特别喜欢其中关于材料设计的部分，它展示了如何通过调整材料的成分、结构来获得特定的性能，这种“量体裁衣”式的设计理念，让我看到了材料科学的创造性一面。这本书不仅传授知识，更重要的是培养了我对工程材料的兴趣和探索精神，让我对接下来的学习充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这部《工程材料（第5版）》带给我的惊喜，在于它对材料科学前沿发展的敏锐捕捉。作为一本更新到第五版的教材，它显然没有固步自封，而是紧跟时代步伐，引入了许多近年来备受关注的新兴材料和技术。例如，在涉及智能材料的部分，书中不仅概述了形状记忆合金、压电陶瓷等基本原理，还探讨了它们在传感器、执行器以及自修复材料等领域的最新进展。我印象特别深刻的是关于3D打印材料的章节，它详细介绍了不同3D打印工艺对材料性能的要求，以及各种可用于3D打印的金属、聚合物和陶瓷材料的特点，这对于理解当前制造业的转型升级非常有帮助。此外，书中对可持续材料和绿色制造的关注也让我耳目一新。它强调了材料的可回收性、生物降解性以及生产过程对环境的影响，并提出了一些用环保材料替代传统材料的思路。这些内容不仅拓展了我的知识视野，也让我开始思考工程材料的社会责任和未来发展方向。总的来说，这本书让我看到了材料科学的无限可能，也激发了我对未来材料创新的热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构堪称典范，逻辑清晰，循序渐进，让初学者也能轻松入门。从最基础的材料分类、原子结构、晶体结构开始，逐步深入到材料的力学性能、热学性能、电学性能等，再到各种金属材料、陶瓷材料、高分子材料以及复合材料的详细介绍。每个章节都围绕着一个核心主题展开，并且相互之间有着紧密的联系，形成了一个完整的知识体系。我特别欣赏书中对每一类材料的介绍都采用了“是什么-为什么-怎么用”的模式，先给出概念定义，再解释其内在机制，最后列举实际应用。这种深入浅出的讲解方式，有效地帮助我理解了材料的本质属性及其在工程中的应用原理。例如，在讲解金属的强化机制时，作者不仅仅给出了位错理论，还结合了固溶强化、沉淀强化、晶界强化等多种方法，并配以大量的金相组织照片和力学性能曲线，直观地展示了不同强化手段的效果。这种严谨而全面的阐述，让我对材料的微观世界有了更深刻的认识，也为我后续的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职工程师，平常工作忙碌，很难有大块时间系统学习。这次拿到《工程材料（第5版）》，我原本只是想查阅一些特定内容的资料，没想到却被它吸引，一口气读了不少章节。这本书最让我感到欣慰的是，它真正做到了理论联系实际，摆脱了许多教材中那种“纸上谈兵”的枯燥感。书中充斥着大量的工程案例分析，从飞机发动机的叶片材料选择，到桥梁钢结构的腐蚀防护，再到电子设备的封装材料，几乎涵盖了工程领域的方方面面。作者在讲解材料性能时，总会不厌其烦地将其与具体工程应用场景联系起来，例如，在介绍疲劳性能时，会详细分析飞机起降过程中机翼承受的循环载荷，以及材料如何抵抗这些载荷而不发生断裂。这种“干货满满”的内容，让我能够快速地将书中知识转化为解决实际问题的思路。而且，书中对于材料失效的分析也非常深入，通过对各种失效模式的讲解，我学会了如何预判潜在的风险，并在设计中加以规避。这本书无疑是提升我工程实践能力的一剂良药。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《工程材料（第5版）》就迫不及待地翻阅起来，毕竟是经典教材，内容扎实是意料之中的。不过，真正吸引我的，是它在基础知识讲解之外，对于材料选择和应用的深入剖析。书中不仅仅是列举各种材料的性能参数，而是着重强调了如何根据具体的工程需求，权衡不同材料的优缺点，最终做出最经济、最有效的选择。比如，在介绍高性能合金时，作者并没有停留在化学成分和显微结构上，而是花了大量篇幅去分析这些合金在航空航天、汽车制造等领域的实际应用案例，并详细解释了为什么它们能够胜任如此苛刻的环境。这种从理论到实践的无缝衔接，极大地提升了阅读的趣味性和实用性。我尤其喜欢其中关于复合材料的部分，它清晰地展示了不同基体和增强体的组合方式如何赋予材料独特的性能，以及这些材料在轻量化设计中的巨大潜力。尽管我不是材料专业的学生，但通过这本书，我仿佛打开了一个全新的工程世界，对各种产品的背后隐藏的材料智慧有了更深的认识。书中的图表清晰直观，配合文字叙述，将复杂的概念变得易于理解。