机械工程材料与设计选材 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:西安交通大学出版社

作者:

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:1996-04

价格:13.00

装帧:平装

isbn号码:9787560508122

丛书系列:

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选材
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具体描述

内容简介

本书分为两篇共9章。第1篇为机械工程材料，内容包括工程材料及其性能，碳钢、铸铁及

热处理，合金钢，有色金属及其合金，高分子材料、陶瓷材料及复合材料共5章，着重介绍各类

工程材料的组织结构、冷热加工工艺及性能特点和应用范围，以使学生掌握必要的材料知识和

有关的基本理论；第2篇为设计选材，内容包括刚度与强度，脆性断裂、疲劳与蠕变，腐蚀与磨

损，工程材料的选用共4章，着重介绍工程材料各种性能的物理本质、衡量指标、失效方式及提

高性能的途径。本书既具有必要的基本理论，又加强了针对性和实用性。

本书各章后均附有习题与思考题，以帮助读者思考、复习、巩固和引伸所学知识。

本教材主要供机械制造和设计类各专业大学本科学生使用，也可供从事机械制造和设计

的工程技术人员参考。

《航空航天材料：性能、制造与应用》本书深入探讨了航空航天领域至关重要的材料科学与工程。从基础的材料特性阐述，到先进的制造技术，再到在飞机、火箭和卫星等关键部件中的实际应用，本书提供了一个全面的视角。第一部分：航空航天材料基础本部分将系统介绍航空航天材料的分类及其基本性能要求。我们将详细解析各类材料在极端温度、高应力、腐蚀性环境等苛刻条件下表现出的关键属性，例如：金属材料：铝合金：重点关注其高比强度、良好的延展性和易加工性，以及在机身结构、蒙皮、内饰等方面的广泛应用。我们将深入探讨不同铝合金牌号（如2xxx、7xxx系列）的强化机制、力学性能（屈服强度、抗拉强度、断裂韧性）以及疲劳行为。钛合金：阐述其在高温下的优异性能、高比强度、耐腐蚀性和生物相容性。分析TC4、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo等典型钛合金的相变、热处理工艺及其对性能的影响，重点介绍其在发动机部件、起落架、紧固件等高负荷、高温区域的应用。高温合金（镍基、钴基）：剖析其在极高温度下的优异抗氧化、抗蠕变和高温强度，详细介绍其微观组织（晶粒结构、沉淀相）与宏观性能的关系，以及在涡轮叶片、燃烧室、涡轮盘等高温核心部件中的关键作用。钢材：讨论高强度钢、不锈钢和特种钢在航空器结构（如起落架）、发动机轴承、紧固件等方面的应用，分析其强化机理、韧性以及疲劳寿命。复合材料：碳纤维增强聚合物（CFRP）：详述碳纤维的优异力学性能（高强度、高模量）、低密度及其与不同聚合物基体的结合方式。探讨层合板设计、铺层顺序对各向异性性能的影响，以及在机翼、机身、尾翼等结构件中的轻量化应用。玻璃纤维增强聚合物（GFRP）：介绍其相对较低的成本、良好的绝缘性和耐腐蚀性，以及在非承力结构、内饰件、雷达罩等方面的应用。陶瓷基复合材料（CMCs）：阐述其在超高温环境下的卓越性能（高耐温性、高硬度、低热膨胀系数），以及在航空发动机热端部件、隔热瓦等前沿领域的应用潜力。陶瓷材料：氧化物陶瓷：如氧化铝、氧化锆，探讨其高硬度、耐磨性、耐高温性，以及在轴承、密封件、绝缘部件中的应用。非氧化物陶瓷：如碳化硅、氮化硅，分析其高强度、耐磨损性和优异的热震稳定性，以及在发动机喷嘴、热电偶保护套等高温部件中的应用。特种材料：形状记忆合金（SMAs）：介绍其在响应温度变化时发生相变的能力，以及在作动器、阻尼器等智能结构中的应用。金属基复合材料（MMCs）：探讨其结合了金属基体和增强相的优点，如SiC/Al，以及在高强度、耐磨损应用中的潜力。第二部分：航空航天材料的制造与加工本部分将聚焦航空航天材料的先进制造技术，以及这些技术如何影响材料的最终性能和应用。传统制造工艺：铸造：介绍定向凝固、等轴凝固等技术在高温合金叶片制造中的应用，以及熔模铸造、砂型铸造等在复杂结构件制造中的优势。锻造：讨论模锻、自由锻等工艺对金属材料组织和性能的影响，以及在航空发动机盘件、起落架部件制造中的重要性。焊接：详细介绍TIG焊、MIG焊、电子束焊、激光焊等在连接不同航空材料时的工艺参数、接头性能评估及缺陷控制。先进制造技术：增材制造（3D打印）：重点阐述选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）、激光沉积（LD）等工艺在金属材料（如钛合金、镍基合金）和陶瓷材料复杂构件制造中的优势，包括自由形状设计、材料浪费减少、性能优化等。超塑性成形（SPF）：介绍其如何实现金属材料（特别是某些铝合金和钛合金）在高温下的大变形能力，以及在制造复杂曲面结构件中的应用。精密加工：讨论数控加工（CNC）、电解加工（EDM）、线切割（WEDM）等技术在实现高精度、复杂形状零件制造中的作用。表面处理与改性：介绍热处理（固溶、时效、退火）、热喷涂（ HVOF、等离子喷涂）、PVD/CVD涂层、阳极氧化等技术在提升材料表面耐磨、耐蚀、隔热等性能方面的作用。第三部分：航空航天材料的应用与失效分析本部分将展示航空航天材料在实际工程中的具体应用，并探讨材料的失效模式与预防措施。关键部件应用：航空发动机：详细分析涡轮叶片（高温合金）、压气机盘（钛合金、高温合金）、燃烧室（高温合金、陶瓷基复合材料）、导向叶片（高温合金）等关键部件对材料性能的严格要求。飞机结构：介绍机翼、机身、尾翼、起落架等部位的材料选择，重点分析铝合金、钛合金、碳纤维复合材料在减轻结构重量、提高燃油效率方面的贡献。航天器：阐述火箭发动机壳体（高强度钢、钛合金）、卫星结构件（铝合金、复合材料）、隔热材料（陶瓷、特种泡沫）等在极端环境下的材料挑战。材料失效分析：疲劳失效：分析应力集中、裂纹萌生与扩展的机制，以及在周期性载荷下材料的寿命预测。断裂失效：探讨脆性断裂、韧性断裂的特征，以及断裂韧性在材料选择中的重要性。蠕变失效：解释材料在高应力、高温下随时间发生的塑性变形，以及在发动机高温部件中的风险。腐蚀与氧化：分析环境因素（如高湿、盐雾、高温氧化）对材料性能的影响，以及防护措施。损伤容限设计：探讨如何通过材料选择和结构设计来容忍一定程度的损伤，提高结构安全性。总结与展望本书最后将总结航空航天材料领域的发展趋势，包括新型轻质高强材料的研发、先进制造技术的融合、智能材料的应用以及可持续材料的探索，为读者提供对未来航空航天技术发展的深刻洞察。

作者简介

目录信息

目录
第1篇机械工程材料
第1章工程材料及其性能
1.1 材料的性能与设计
1.2 工程材料类别
1.2.1 金属与合金
1.2.2 高分子材料
1.2.3 陶瓷材料
1.2.4 复合材料
1.3 材料的价格及可得性
习题
第2章碳钢、铸铁及热处理
2.1 纯铁的组织和性能
2.1.1 纯铁的结晶过程
2.1.2 纯铁的同素异构转变
2.1.3 工业纯铁的组织和性能
2.2 铁碳相图
2.2.1 碳在铁碳合金中的存在形式
2.2.2 Fe－Fe3C相图
2.2.3 Fe－C（石墨）相图
2.3 碳钢
2.3.1 碳和杂质元素对缓冷碳钢性能的影响
2.3.2 钢锭的组织和缺陷
2.3.3 压力加工钢的组织和性能
2.3.4 碳钢的分类、牌号及用途
2.4 铸铁
2.4.1 铸铁的石墨化过程及其影响因素
2.4.2 灰口铸铁的分类、组织、性能和用途
2.4.3 合金铸铁
2.5 钢的热处理
2.5.1 过冷奥氏体转变曲线
2.5.2 钢的普通热处理
2.5.3 钢的表面热处理
习题与思考题
第3章合金钢
3.1 概述
3.1.1 合金元素在钢中的作用
3.1.2 合金钢的分类及牌号
3.2合金结构钢
3.2.1 低合金结构钢
3.2.2 合金渗碳钢
3.2.3 合金调质钢
3.2.4 合金弹簧钢
3.2.5 滚珠轴承钢（62）
3.3 合金工具钢
3.3.1 低合金工具钢
3.3.2 高合金工具钢
3.4 特殊性能钢
3.4.1 不锈钢
3.4.2 耐热钢
3.4.3 低温钢
3.4.4 耐磨钢
习题与思考题
第4章有色金属及其合金
4.1 铝及铝合金
4.1.1 铝及铝合金的性能特点
4.1.2 铝合金的时效强化和细晶强化（变质处理）
4.1.3 铝及铝合金的分类和用途
4.2 铜及铜合金
4.2.1 铜及铜合金的性能特点
4.2.2 铜及铜合金的分类和用途
4.3 轴承合金
4.3.1 轴承合金的性能要求
4.3.2 轴承合金的分类及用途
4.4 钛及钦合金
4.4.1 钛及钛合金的性能特点
4.4.2 钛合金的分类及用途
习题与思考题
第5章高分子材料、陶瓷材料及复合材料
5.1 高分子材料
5.1.1 高分子链的组成、结构和形态
5.1.2 聚合物的聚集态和物理状态
5.1.3 高分子材料的性能特点
5.1.4 常用高分子材料
5.2 陶瓷材料
5.2.1 陶瓷材料的显微组织和性能特点
5.2.2 常用工程结构陶瓷材料
5.2.3 金属陶瓷硬质合金
5.3 复合材料
5.3.1 纤维增强复合材料的强化机理
5.3.2 复合材料的性能特点
5.3.3 纤维增强复合材料
习题与思考题
第2篇设计选材
第6章刚度与强度
6.1 工程材料在静拉伸时的应力－应变行为及性能指标
6.1.1 典型的应力－应变曲线
6.1.2 性能指标及其在设计中的意义
6.1.3 其它类型的应力、应变行为
6.2 晶体变形的内部过程及力学指标的物理意义
6.2.1 弹性变形的本质及弹性模量的物理意义
6.2.2 塑性变形的现象及本质
6.2.3 屈服强度的物理意义及影响因素
6.3 金属与陶瓷的弹性模量与屈服强度
6.3.1 金属与陶瓷的弹性模量
6.3.2 提高金属材料强度的途径
6.3.3 提高陶瓷材料强度的途径
6.4 高分子材料的刚度与强度
6.4.1 高分子材料受力时的变形过程及力学行为的特点
6.4.2 影响高分子材料刚度与强度的因素
6.5 复合材料的刚度与强度
6.6 实例分析
6.6.1 弹簧选材分析
6.6.2 梁的选材分析
习题与思考题
第7章脆性断裂、疲劳与蠕变
7.1 脆性断裂与冲击试验
7.1.1 脆断与韧断
7.1.2 影响韧性的外部条件
7.1.3 缺口冲击试验及冲击韧性
7.2 断裂韧性
7.2.1 断裂韧性指标提出的背景
7.2.2 断裂韧性基本概念
7.2.3 断裂韧性的设计方法及应用范围
7.2.4 例题
7.3 工程材料的韧性及提高韧性的途径
7.3.1 金属材料
7.3.2 非金属材料
7.4 疲劳行为
7.4.1 疲劳的基本特征
7.4.2 疲劳试验及抗力指标
7.5 提高材料疲劳性能的途径
7.5.1 影响疲劳性能的因素
7.5.2 实例分析――喷油泵凸轮轴驱动端的断裂与防止
7.6 蠕变行为
7.6.1 蠕变现象及意义
7.6.2 蠕变的本质
7.6.3 蠕变试验及性能指标
7.7 工程材料的蠕变及选用
7.7.1 工程陶瓷的蠕变抗力
7.7.2 金属的蠕变抗力
7.7.3 高分子材料的蠕变抗力
7.7.4 实例分析――透平发动机叶片材料的选择
习题与思考题
第8章腐蚀与磨损
8.1 材料的高温氧化
8.1.1 氧化速率与氧化过程
8.1.2 抗氧化措施
8.2 材料的电化学腐蚀（190湿腐蚀）
8.2.1 电化学腐蚀反应
8.2.2 电化学腐蚀倾向与腐蚀速率
8.2.3 金属的局部腐蚀
8.2.4 介质与应力联合作用下的腐蚀
8.3 改善材料腐蚀抗力的措施
8.3.1 改善介质的腐蚀条件
8.3.2 电化学保护
8.3.3 表面涂层
8.3.4 耐蚀材料及其合理选用
8.4 摩擦和磨损的基本概念
8.4.1 摩擦
8.4.2 润滑
8.5 材料的磨损
8.5.1 粘着磨损
8.5.2 磨料磨损
8.6 提高磨损抗力的途径
8.6.1 抗粘着磨损
8.6.2 粘着磨损失效举例
8.6.3 抗磨料磨损
习题与思考题
第9章工程材料的选用
9.1 机械工程材料选材要点
9.2 按力学性能选材要点
9.3 工程材料的选材原则
9.3.1 安全可靠性
9.3.2 经济性
9.3.3 制造方法
9.4 汽车中的选材问题
9.4.1 汽车的能耗
9.4.2 汽车材料的选用
9.5 材料选择举例
9.6 对现阶段各种工程材料的评价
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我一直对结构设计的细节充满了好奇，尤其是在工程实践中，材料的选择如何直接影响到整个产品的性能和寿命。这本书恰恰提供了一个极佳的窗口，让我得以一窥其中的奥秘。它不仅仅是简单地介绍材料的种类，而是深入探讨了材料的性能与设计要求的匹配度，比如在承受拉伸、压缩、弯曲、扭转等不同应力状态下，应该优先考虑哪些材料的屈服强度、抗拉强度和疲劳极限。作者在书中提出的材料设计选型方法论，让我耳目一新。它不仅仅是基于经验的判断，而是引入了多标准决策分析、优化算法等现代化设计工具，引导读者进行科学、理性的材料选择。我特别喜欢其中关于材料失效分析的部分，通过对各种失效模式的深入剖析，我明白了如何预见并规避潜在的设计风险，从而提高产品的可靠性和安全性。书中大量的图表和数据表格，为我提供了丰富的参考信息，也帮助我更好地理解不同材料之间的性能差异。读完这本书，我感觉自己对机械设计的理解又提升了一个层次，能够更自信地在未来的学习和工作中，将理论知识与工程实践相结合。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一名对材料科学有浓厚兴趣的学生来说，这本书无疑是一本宝贵的参考书。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，引导我一步步走向材料选择的殿堂。我一直对材料的微观世界感到着迷，这本书恰好满足了我对原子结构、晶体学、相变等基础理论的探索欲。但更重要的是，它将这些理论知识与实际的工程应用紧密联系起来，让我明白，理解材料的本质，是为了更好地在设计中运用它。书中对各种材料在不同环境下的腐蚀、老化、疲劳等行为的深入分析，让我对材料的可靠性有了更深刻的认识。我尤其喜欢书中关于“绿色材料与可持续设计”的部分，这让我意识到，在追求性能的同时，环保意识也是现代工程师不可或缺的素养。这本书的语言风格比较学术化，但讲解深入浅出，配以丰富的插图和公式，使得复杂的概念也变得易于理解。我从中不仅学到了知识，更培养了一种严谨的科学思维方式。

评分☆☆☆☆☆

这是一本为我这样渴望深入理解材料科学在实际工程设计中扮演何种角色的读者量身定做的书籍。我一直觉得，机械工程师的功力，很大程度上体现在他们如何根据具体的设计需求，精准地选择最合适的材料。这本书恰恰满足了这一需求，它不仅仅是罗列材料的性能参数，而是将材料的微观结构、加工工艺与最终的宏观性能巧妙地联系起来，让我明白为什么某些材料适合承受高温，而另一些则对冲击有着天然的抵抗力。书中对各种常用机械工程材料，如钢铁、铝合金、铜合金、高分子材料以及陶瓷和复合材料的介绍，都非常详尽，不仅涵盖了它们的物理化学性质，更着重于分析它们在不同应用场景下的优势与劣势。尤其令我印象深刻的是，它在讲解材料选择时，引入了许多实际的案例分析，从航空航天到汽车制造，再到生物医学工程，通过这些生动的例子，我能直观地感受到理论知识如何转化为解决实际工程难题的关键。这本书的论述逻辑清晰，条理分阵，即使是复杂的材料学概念，也被作者用浅显易懂的语言加以阐释，让我这个非材料专业出身的读者也能轻松理解，并从中获得启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为那些对材料性能和加工工艺有着严谨要求的工程师们准备的。我以前总觉得，好的设计就是追求极致的强度或者最高的耐磨性，但这本书彻底颠覆了我的认知。它让我明白，真正的材料选择，是一个综合考量的过程，需要权衡成本、可加工性、环境友好性、甚至产品的生命周期。书中对不同材料的制造工艺，如铸造、锻造、焊接、热处理等，都进行了详细的介绍，并分析了这些工艺对材料最终性能的影响。我尤其欣赏书中关于“材料性能与成本的权衡”这一章节，它用一系列实际的例子，展示了如何在保证设计要求的前提下，选择最经济适用的材料，这对于实际工程项目的设计尤为重要。此外，书中对新型功能材料的介绍，也让我大开眼界，比如形状记忆合金、智能材料等，这些材料在未来机械工程中的应用潜力巨大，为我的创新设计提供了新的思路。这本书的编排结构清晰，逻辑性强，语言精炼，能够帮助读者迅速掌握核心知识，并将其应用于实际问题中。

评分☆☆☆☆☆

作为一名希望在机械设计领域有所建树的工程师，我深知材料选择的重要性，而这本书恰恰为我提供了无与伦比的指导。它不仅仅是列举了各种材料的特性，而是从设计的源头出发，引导读者思考“为什么选择这种材料”以及“如何根据设计需求选择最合适的材料”。我尤其欣赏书中对“设计思维与材料选择的融合”这一部分的阐述。作者并没有将材料知识与设计知识割裂开来，而是强调了它们之间的相互促进作用，鼓励读者在设计初期就充分考虑材料的因素，从而避免后期不必要的修改和成本的增加。书中对不同材料在极端工况下的性能表现，比如高温、低温、高压等环境下的应用，进行了详尽的分析，这对于我处理一些特殊工程项目的设计非常有帮助。另外，书中还包含了大量的设计规范和标准，这为我的实际工作提供了宝贵的参考依据，使我能够更加自信地做出决策。这本书的整体风格严谨而全面，语言精准，逻辑严密，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆