工程設(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用

第1篇工程材料與加工概述

第1章工程材料特征1

11材料科學(xué)和工程材料1

111材料科學(xué)、材料工程與工程材料1

112工程材料的分類2

113結(jié)構(gòu)材料和功能材料2

114傳統(tǒng)材料和新型材料4

12工程材料的內(nèi)部構(gòu)成與集合狀態(tài)特征5

121構(gòu)成工程材料的結(jié)構(gòu)層次5

122工程材料的鍵合特征6

123工程材料的集合狀態(tài)7

124相圖、 相變和動力學(xué)曲線11

125單相與多相組織形貌及對材料性能的影響17

13工程材料的性能特征19

131金屬材料的特征19

132陶瓷材料的特性20

133高分子材料的特性21

14工程材料主要性能的比較22

第2章常用工程材料品種與應(yīng)用24

21常用鋼鐵材料24

211碳鋼24

212合金鋼25

213鑄鐵30

22常用有色金屬材料32

221鋁及鋁合金32

222銅及銅合金32

23常用陶瓷材料33

231普通陶瓷33

232氧化物陶瓷34

233非氧化物陶瓷34

234金屬陶瓷34

24常用高分子材料35

241塑料36

242其他常用高分子材料41

第3章工程材料制備與零件加工成形42

31工程材料制備方法42

311金屬材料制備42

312非金屬材料制備48

32零件(制品)的成形49

321金屬零件鑄造、 壓力加工、 焊接成形和粉末冶金成形49

322非金屬材料零件(制品)成形56

323切削加工和特種加工成形61

33零件（制品）的熱處理和表面處理61

331金屬材料零件熱處理61

332非金屬材料零件（制品）的熱處理63

333零件的表面處理64

34現(xiàn)代材料制備工藝與技術(shù)66

341納米材料的制備66

342自蔓延合成技術(shù)66

343物理氣相沉積67

344金屬霧化噴射沉積67

345金屬半固態(tài)加工制備67

346氧化物彌散強(qiáng)化與機(jī)械合金化67

35零件（制品）的加工工藝性68

351金屬零件的加工工藝性68

352塑料制品成形工藝性70

353陶瓷零件的工藝性71

第2篇設(shè)計制造與選材因素

第4章工程構(gòu)件工作負(fù)荷特點72

41力學(xué)負(fù)荷72

411簡單負(fù)荷與復(fù)合負(fù)荷73

412靜負(fù)荷與動負(fù)荷74

413應(yīng)力集中與復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)76

414非均勻負(fù)荷80

42熱負(fù)荷80

421高溫和低溫的影響80

422熱應(yīng)力和熱疲勞81

423熱沖擊82

43環(huán)境介質(zhì)及其他表面作用83

431環(huán)境介質(zhì)作用83

432表面摩擦作用和其他表面作用84

第5章工程設(shè)計與制造的選材基礎(chǔ)86

51選材背景、原則和選材的一般過程86

511新產(chǎn)品開發(fā)86

512選材原則與制約因素90

513選材的一般過程93

52材料性能與設(shè)計指標(biāo)96

521工程設(shè)計與材料設(shè)計96

522材料性能、零件使用性能與機(jī)器設(shè)計特征97

523設(shè)計性指標(biāo)與安全性指標(biāo)98

524結(jié)構(gòu)零件硬度指標(biāo)及適用性102

53材料和零件性能的影響因素105

531冶金因素105

532組織狀態(tài)107

533尺寸等因素107

534殘余應(yīng)力108

535材料的環(huán)境劣化109

54材料選擇的經(jīng)濟(jì)性考慮110

541材料成本的追求110

542材料成本的影響因素111

55零件制造工藝與設(shè)計選材112

551零件制造工藝的目標(biāo)112

552設(shè)計、選材和制造的工藝背景112

553各種工藝過程的工藝特性和局限性114

554工藝方案實例116

555制造工藝的成本117

56材料資源、能源與環(huán)保119

561資源、能源與環(huán)保119

562機(jī)械工程材料節(jié)材、節(jié)能途徑121

第6章工程材料在設(shè)計選用中的基本適應(yīng)性123

61工程材料的使用概況123

62金屬材料選用的適應(yīng)性124

621選擇金屬材料的一般原則和考慮125

622選用金屬材料的限制126

63高分子材料選用的適應(yīng)性127

631高分子材料工程應(yīng)用的基本要求127

632塑料材料的選用原則127

633不宜選用塑料的場合129

634選用塑料的適宜條件130

635塑料材料的應(yīng)用情況和選材131

636塑料代用其他工程材料133

64陶瓷材料選用的適應(yīng)性135

641陶瓷材料應(yīng)用的工程特征135

642陶瓷材料工程應(yīng)用的限制和應(yīng)注意的問題136

643陶瓷產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計138

644陶瓷材料應(yīng)用情況和選材139

第3篇材料選擇方法與應(yīng)用

第7章工程設(shè)計中常用選材方法143

71經(jīng)驗和傳統(tǒng)選材143

711經(jīng)驗選材143

712行業(yè)傳統(tǒng)選材144

713試行錯誤法選材145

72半經(jīng)驗選材147

721類比法選材148

722篩選法選材148

723按使用性能的設(shè)計選材150

73產(chǎn)品與制造信息反饋選材157

731原材料與制造信息158

732使用和失效情況反饋158

733市場信息與備件消耗159

74現(xiàn)代選材方法介紹160

741選材的成本效益因素161

742價值分析法168

743目標(biāo)函數(shù)法及其他方法169

744計算機(jī)輔助選材170

第8章根據(jù)力學(xué)性能選材172

81按剛度選材172

811零件的剛度因素172

812剛度選材實例175

82按強(qiáng)度選材177

821零件強(qiáng)度的因素177

822提高材料強(qiáng)度的工程途徑178

823強(qiáng)度選材的其他考慮179

824按強(qiáng)度選材實例180

83按韌性選材181

831零件韌性的因素182

832提高材料韌性的工程途徑183

833韌性選材的考慮184

834韌性選材實例187

84按疲勞強(qiáng)度選材189

841零件疲勞壽命的因素189

842提高材料疲勞抗力的工程途徑191

843疲勞強(qiáng)度選材的考慮193

844實例:鐵素體珠光體冷軋板材的剩余疲勞壽命194

85按綜合力學(xué)性能選材195

851綜合力學(xué)性能選材的考慮195

852軸類零件綜合力學(xué)性能選材實例197

第9章現(xiàn)代定量選材與應(yīng)用201

91星形輪廓模型法和統(tǒng)計數(shù)量化綜合法選材201

911星形輪廓模型法201

912統(tǒng)計數(shù)量化綜合法203

92選材的成本分析204

921單位成本分析204

922材料的理論價值評價法205

923最低成本分析法205

924應(yīng)用207

93按價值工程法選材208

931價值工程的產(chǎn)生和發(fā)展208

932價值工程的基本原理209

933單一零件的價值工程分析方法與應(yīng)用212

934產(chǎn)品或部件的綜合分析法217

935全過程（總價值）評定220

936應(yīng)用價值工程選定材料的工藝方案221

94選材的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價224

941選材的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價的方法224

942示例224

95按目標(biāo)函數(shù)法選材225

951基本概念及原理225

952目標(biāo)函數(shù)的基本分析方法226

953實例分析227

96可靠性方法在材料和工藝選擇中的應(yīng)用231

961產(chǎn)品的可靠性231

962可靠性分析的原理和方法231

963可靠性在材料選擇中的應(yīng)用232

第10章材料數(shù)據(jù)庫在選材中的應(yīng)用234

101材料數(shù)據(jù)庫234

1011材料數(shù)據(jù)庫的特點234

1012材料數(shù)據(jù)庫的興起與發(fā)展235

1013材料數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容237

1014材料數(shù)據(jù)庫在選材中的應(yīng)用239

102耐磨料磨損材料數(shù)據(jù)庫介紹240

1021現(xiàn)狀與需求240

1022數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)預(yù)定功能及數(shù)據(jù)分析240

1023建立耐磨料磨損工作系統(tǒng)242

1024耐磨料磨損材料數(shù)據(jù)庫的特點242

1025耐磨料磨損材料數(shù)據(jù)庫的框架與內(nèi)容242

1026耐磨料磨損材料數(shù)據(jù)庫的選材功能簡介249

第4篇幾種特殊環(huán)境工況的選材及應(yīng)用

第11章摩擦磨損條件下工作零件的選材254

111摩擦、磨損、潤滑與磨損類型254

1111固體材料間的摩擦、磨損與潤滑254

1112常見磨損類型256

112摩擦磨損條件下的選材對策257

1121對耐磨材料的一般要求257

1122磨料磨損、黏著磨損和疲勞磨損的選材考慮258

1123幾種典型磨損工況下的推薦用材259

113減摩材料與軸承合金的選擇與應(yīng)用261

1131減摩材料的性能及使用要求261

1132減摩材料與減摩表面處理262

1133滑動軸承合金263

1134減摩材料的選擇因素263

114摩阻材料的選擇與應(yīng)用265

1141摩阻材料的性能要求265

1142常見摩阻材料265

1143摩阻材料的選擇與應(yīng)用266

115耐磨材料及應(yīng)用267

1151常用金屬耐磨材料267

1152非金屬耐磨材料及應(yīng)用270

1153提高材料耐磨性的表面處理技術(shù)272

1154典型耐磨件選材及實例275

第12章腐蝕環(huán)境下工作零件的選材279

12l化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕279

121l化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的差異279

1212常見的腐蝕介質(zhì)環(huán)境特點281

1213介質(zhì)與應(yīng)力聯(lián)合作用下的零件失效283

122常見耐蝕材料與應(yīng)用285

122l工程材料的耐蝕性285

1222不銹鋼與耐蝕合金287

1223其他耐蝕工程材料292

1224合理選擇耐蝕材料295

1225幾個實例295

123改善金屬材料抗蝕能力的工程防護(hù)措施297

123l改善介質(zhì)的腐蝕條件297

1232電化學(xué)保護(hù)300

1233表面防護(hù)涂層302

124在結(jié)構(gòu)設(shè)計中防止腐蝕的考慮304

1241一般原則304

1242若干具體辦法305

第13章高低溫下工作零件的用材選材309

131材料在高溫下的力學(xué)行為309

1311高溫下材料性能的下降和蠕變行為309

1312工程合金高溫長時運行過程中的退化311

132根據(jù)耐熱性和蠕變性能選材314

1321工程材料的耐熱性314

1322根據(jù)蠕變性能選擇金屬和陶瓷材料315

1323耐熱塑料的選用316

133高溫氧化及抗氧化材料319

1331材料的氧化特征319

1332抗氧化金屬材料320

1333零件表面抗氧化涂層320

134材料在低溫下的行為321

1341材料低溫下的力學(xué)行為321

1342防止材料低溫脆斷的工程措施324

135低溫用材及選擇325

1351低溫材料的選用分析與定量化比較325

1352低溫合金及選用329

1353低溫塑料的選用331

附錄333

附錄1常用塑料、復(fù)合材料編寫代號 333

附錄2部分國家常用鋼材牌號對照334

附錄3洛氏硬度HRC、HRA、HRB與其他硬度、強(qiáng)度換算關(guān)系336

附錄4洛氏硬度HRB、HRA與其他硬度、強(qiáng)度換算關(guān)系336

附錄5常用鋼材在水、油中的臨界淬透直徑337

附錄6常用熱處理方法的相對加工費用337

附錄7常用金屬材料的相對價格337

附錄8常用工程塑料的相對價格338

參考文獻(xiàn)339 2100433B

工程材料性能特征和加工特征的基礎(chǔ)上，具體分析工程設(shè)計制造中材料選擇的主要因素，論述各大類工程材料（金屬、陶瓷和高分子材料）對于工程設(shè)計制造的適應(yīng)性，歸納和提出工程設(shè)計制造中常用的選材方法（經(jīng)驗選材、半經(jīng)驗選材和現(xiàn)代選材等），并具體介紹接力學(xué)性能選材、價值工程和目標(biāo)函數(shù)選材、材料數(shù)據(jù)庫在選材中的應(yīng)用，以及幾種特殊工況下的選材及應(yīng)用，并強(qiáng)調(diào)了選材的經(jīng)濟(jì)成本分析?！豆こ淘O(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用》是著者們多年從事材料工程應(yīng)用技術(shù)的經(jīng)驗總結(jié)，理論分析與工程實踐密切結(jié)合，實例豐富、圖文并茂、內(nèi)容豐富、涵蓋面廣、具有很強(qiáng)的可讀性實用性?！豆こ淘O(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用》既可以作為各工程領(lǐng)域技術(shù)人員和管理人員指導(dǎo)選材、用材工程的專門書籍，也可為相關(guān)科技人員提供重要參考，以及作為大專院校本科、研究生才教學(xué)用書。

課程導(dǎo)入

學(xué)習(xí)情境1　膠凝材料的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境2　混凝土的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境3　建筑砂漿的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境4 建筑金屬材料的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境5 墻體及屋面材料的選擇　與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境6　建筑防水材料的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境7　木材及其制品的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境8　建筑裝飾材料的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境9　絕熱、吸聲與隔聲材料的選擇與應(yīng)用

學(xué)習(xí)情境10　建筑塑料的選擇與應(yīng)用

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書注重與建設(shè)工程現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范、建材標(biāo)準(zhǔn)緊密結(jié)合.建筑材料多種多樣,本書內(nèi)容主要包括:課程導(dǎo)入；膠凝材料的選擇與應(yīng)用；混凝土的選擇與應(yīng)用；建筑砂漿的選擇與應(yīng)用；建筑金屬材料的選擇與應(yīng)用；墻體及屋面材料的選擇與應(yīng)用；建筑防水材料的選擇與應(yīng)用；木材及其制品的選擇與應(yīng)用；建筑裝飾材料的選擇與應(yīng)用；絕熱、吸聲與隔聲材料的選擇與應(yīng)用;建筑塑料的選擇與應(yīng)用。本書具有較強(qiáng)的針對性、實用性和通用性,可作為高職高專土建類專業(yè)的教材,也可作為中專、函授、成人教育、繼續(xù)教育的學(xué)習(xí)用書,也可供有關(guān)建筑工程技術(shù)人員參考。

作者：（荷蘭）安珂·范·霍若普 譯者：趙迎歡 宋吉鑫

安珂·范·霍若普，Anke van Gorp博士在荷蘭烏特勒支應(yīng)用科學(xué)大學(xué)安全研究所（The Institute for Security,University of Appllied Sciences Utrecht,The Netherlands）工作，主要研究領(lǐng)域是應(yīng)用倫理學(xué)和技術(shù)哲學(xué)。她的博士學(xué)位項目研究聚焦工程設(shè)計過程中的倫理問題，尤其是安全和可持續(xù)問題研究。她曾經(jīng)在荷蘭蒂爾堡大學(xué)法律、技術(shù)和社會研究所（The Institute for Law,Technology and Society at Tilburg University,The Netherlands）任研究員；2006～2009年，在荷蘭研究和技術(shù)組織創(chuàng)新政策組[Innovation Policy Group of TNO（Research and Technology Organisation in the Netherlands）]任研究員并開展應(yīng)用倫理學(xué)研究。發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文，其主要成果發(fā)表在《科學(xué)與工程倫理學(xué)》（Science and Engineering Ethics）和《科學(xué)技術(shù)與人的價值》（Science Technology and Human Values）等核心學(xué)術(shù)期刊。目前，她仍然參加荷蘭代爾夫特理工大學(xué)3TU倫理中心的學(xué)術(shù)研究，并且在歐盟第七框架項目組從事合成生物技術(shù)倫理學(xué)（Synth-Ethics）等項目的研究工作。