材料选用手册

第一篇材料选用的定量方法
第1章材料选用的定量方法3
11概述3
12材料的初步筛选4
121材料性能要求分析4
122初步筛选的定量方法5
13选材方案的比较7
131性能权重法7
14优化方案的选择9
15材料选择典型事例分析9
151材料使用性能要求9
152材料的初步筛选9
153材料方案的比较9
154选择优化方案10
16材料替代12
161pugh法12
162成本效益分析12
17材料替代典型事例分析13
18信息来源计算机辅助选材13
181计算机材料数据库13
182计算机辅助最终选材14
183专家系统14
参考文献15第二篇结 构 材 料
第2章碳钢和合金钢19
21概述19
22钢的生产19
221炼铁19
222炼钢20
223连铸20
224轧制/锻造20
23钢的性能发展20
231铁碳平衡相图21
232等温转变曲线26
233连续冷却转变曲线28
234淬透性概念28
24合金元素在钢中的作用30
25钢的热处理34
26钢的分类和材料规范35
261碳钢36
262合金钢37
27总结43
参考文献43
第3章不锈钢45
31合金元素的作用45
32若干腐蚀形式48
321一般腐蚀48
322应力腐蚀开裂48
323点腐蚀49
324缝隙腐蚀50
325晶间腐蚀50
326接触腐蚀51
33氩氧脱碳（aod）、双重质量证明和
化学成分控制51
34可获得性53
35铁素体不锈钢53
36马氏体不锈钢53
37时效硬化马氏体不锈钢54
38双相不锈钢54
39奥氏体不锈钢和镍合金55
310焊接56
3101碳钢与不锈钢56
3102奥氏体合金58
3103双相不锈钢59
3104高钼合金59
网址59
参考文献60
商标60
第4章铝合金61
41铝合金的特性61
411变形铝合金的优点61
412铸造铝合金的优点62
413变形和铸造铝合金的局限性62
42标识系统63
421变形铝合金标识系统63
422铸造铝合金的标识系统66
423铝合金状态标识系统68
43铝合金的性能68
44铝合金的应用80
441按合金分类的应用80
442按市场范围的应用91
参考文献93
第5章铜及铜合金95
51概述95
52铜工业的结构95
53铜合金设计96
54产品形状99
55电气和电子线材产品100
56箔、带、板材产品107
561建筑107
562电气和电子合金107
563工业产品138
57管材产品138
571水管138
572商业管和配件141
573合金管141
58棒、条和机械线材141
581机加工产品141
582锻造142
583机械线材142
59铸造143
591铸造方法143
592应用143
593套筒轴承152
510铜对人类健康和环境的影响152
第6章钛合金的设计选材154
61概述154
611目的154
612钛合金简介154
613钛合金的耐高温性能154
614钛及其合金的强度和耐腐蚀
性能154
615钛合金的信息155
62钛合金的金属学156
621结构156
622合金中的晶体结构行为156
63高温环境应用的钛合金156
631概述156
632力学行为156
64钛及其合金的显微组织和性能158
641合金成分和力学行为158
642钛合金的强化159
65合金元素的作用159
651金属间化合物和其他第二相160
652力学和物理性能160
653工艺影响161
654氢（在工业纯的钛中）161
655氧和氮（在工业纯的钛中）161
656钛合金的力学性能161
66生产工艺过程167
661钛合金制件生产概况167
662钛的真空熔炼168
663锻造钛合金168
664精密熔模铸造169
665加工和残余应力169
666连接169
67选择钛合金的其他考虑方面170
671腐蚀170
672生物医学方面的应用170
673低温方面的应用170
68评述170
参考文献171
第7章镍及镍基合金172
71概述172
72镍基合金172
721合金分类172
722讨论和应用174
73腐蚀180
74制造184
741变形抗力184
742应变硬化184
75热处理185
751还原性气氛185
752可控气氛185
76焊接186
77机加工186
78结论187
参考文献187
第8章镁及镁合金188
81概述188
82应用188
821作为非结构材料方面的应用188
822作为结构材料方面的应用188
83合金与性能189
831铸件的力学性能190
832变形产品的力学性能190
833物理性能191
84加工制造191
841机加工191
842连接192
843成形192
85腐蚀与表面处理192
851化学转化镀膜192
852阳极镀膜192
853涂漆192
854电镀192
参考文献192
参考书目193
第9章镁合金的腐蚀与氧化194
91概述194
92镁合金的氧化195
921室温氧化195
922高温氧化196
93镁合金的腐蚀198
931电化学特性198
932腐蚀的类型199
933环境与表面膜200
934提高耐蚀性的方法201
94总结与展望207
参考文献208
第10章高温合金的设计选材211
101概述211
1011目的211
1012什么是高温合金211
1013高温合金怎样强化211
1014高温合金制品的制备212
1015高温合金信息222
102高温金属224
1021概论224
1022力学行为224
103高温合金性能226
1031物理/环境性能226
1032力学性能227
104高温合金的发展228
1041通过控制化学成分改善高温
合金228
105熔炼和铸造方法229
1051概论229
1052高温合金的熔炼和精炼229
1053合金锭重熔工艺的优、缺点230
106零件生产231
1061生产部件的铸造方法231
1062锻造和粉末高温合金232
1063连接232
1064制造工艺小结234
107高温合金选材的其他方面235
1071腐蚀和保护涂层235
1072抗热腐蚀的特殊合金236
1073热障涂层236
108合金选择总结236
1081中温应用236
1082高温应用237
109总评238
参考文献238
第11章塑料：热塑性塑料，热固性塑
料和弹性体240
111通用热塑性塑料240
1111聚乙烯240
1112聚丙烯241
1113聚苯乙烯241
1114抗冲击型聚苯乙烯241
1115san（苯乙烯/丙烯腈共聚物）241
1116abs242
1117聚氯乙烯242
1118聚偏二氯乙烯243
1119聚甲基丙烯酸甲酯243
11110聚对苯二甲酸乙二醇酯243
112热塑性工程塑料243
1121聚酯（热塑性塑料）244
1122聚酰胺（尼龙）244
1123聚缩醛245
1124聚苯硫醚245
1125聚碳酸酯245
1126聚砜246
1127改性聚苯醚246
1128聚酰亚胺246
113含氟热塑性塑料247
1131聚四氟乙烯247
1132聚偏氟氯乙烯247
1133聚全氟乙丙烯248
1134聚偏二氟乙烯248
1135聚（三氟氯乙烯与乙烯共
聚物）248
1136聚氟乙烯248
114热固性树脂248
1141酚醛树脂248
1142环氧树脂249
1143不饱和聚酯249
1144醇酸树脂249
1145邻苯二甲酸丙酯249
1146氨基树脂249
115通用弹性体250
116特殊弹性体250
参考文献251
第12章复合材料253
121概述253
1211复合材料的分类的特点253
1212复合材料可比较的性质254
1213制造中需要考虑的事项257
122增强体和基体材料257
1221增强体257
1222基体材料259
123复合材料的性能261
1231复合材料的力学性能263
1232复合材料的物理性能268
参考文献273
参考书目273
第13章智能材料276
131概述276
132压电材料277
133电致伸缩材料279
134磁致伸缩材料280
135抗弹性材料280
136电流变材料281
137磁流变材料281
138热感应材料281
139ph值敏感材料282
1310光敏感材料282
1311智能聚合物282
1312智能凝胶（智能水凝胶）283
1313智能催化剂283
1314形状记忆合金283
1315材料不寻常的特性284
1316评论、关注和结论284
1317未来285
参考文献285
第14章陶瓷材料及其设计、应用
概览287
141概述287
142先进陶瓷工艺287
143脆性和脆性材料设计288
144应用289
1441陶瓷作为耐磨材料的应用289
1442热结构应用291
1443耐腐蚀性293
1444无源电子293
1445压电陶瓷293
1446透明陶瓷294
145信息来源295
1451生产商和供应商295
1452资料295
1453标准和试验方法295
1454设计手册296
146将来的趋势296
参考文献297第三篇材料数据的获得与管理
第15章如何获得材料性能数据301
151概述301
152过程302
1521确定问题302
1522查找所需信息304
1523首先使用最有名的资源305
1524超出桌面306
1525评估数据/信息资源308
1526使用新的信息时重新确定的
问题308
1527知道何时所收集的信息已经
足够了308
153数据库308
15315个大型文献数据库308
1532其他数据库309
参考文献310
第16章材料数据的来源311
161概述311
162对于数据的期望使用311
1621建立材料或产品性能模型311
1622材料选择312
1623分析比较312
1624初步设计312
1625最终设计313
1626材料规范313
1627加工313
1628质量保证314
1629维护314
16210失效分析314
163数据类型314
1631原文数据314
1632数字数据库315
1633元数据315
164数据资源的种类315
165数据质量和可靠性316
166平台：数据资料的类型317
167特定的数据资料317
1671asm国际317
1672stn国际318
1673因特网319
参考文献320
第17章材料数据管理321
171材料数据管理的历史321
172材料数据管理系统的实施323
1721计划323
1722实施324
1723开展与支持326
173创建数据库326
1731定义项目组326
1732确定终端用户的数据要求326
1733确认功能需求327
1734数据库的设计327
1735原型数据库的开发329
1736数据库的填充329
1737建立数据库330
1738用户界面的定制330
1739数据库的考核331
174商业数据库管理系统331
175材料数据标准333
参考文献334
第18章材料信息的采购和处置336
181概述336
182采购信息337
183材料标准和规范的目录与参考340
184材料处理342
185关于材料循环处理的信息资源343
186当前的问题344
参考文献344第四篇材料性能测试
第19章金属材料性能测试349
191力学测试实验室349
1911试验机350
1912传感器和检测装置351
192拉伸和压缩性能试验351
193蠕变和应力松弛试验353
194硬度和冲击试验354
195断裂韧度试验356
196疲劳试验359
197其他力学试验361
198环境因素361
参考文献363
第20章塑料测试364
201力学性能365
2011拉伸试验（astm d638，
iso 5271）365
2012弯曲性能（astm d790，
iso 178）365
2013蠕变性能366
2014应力松弛367
2015冲击性能369
2016耐磨试验373
2017耐疲劳性374
2018硬度测试375
202热性能376
2021高温性能测试376
2022脆性温度（astm d746，
iso 974）379
203电性能379
2031介电强度（astm d149，
iec 2431）380
2032介电常数和损耗因子（astm
d150，iec 250）380
2033电阻试验381
2034电弧电阻（astm d495）381
204大气老化性能383
2041加速大气老化试验384
2042塑料的户外大气老化（astm
d1435）386
参考文献387
第21章塑料的特性与识别389
211材料特性试验389
2111熔体指数试验(astm d1238,
iso1133)389
2112流变学391
2113黏度试验393
2114凝胶渗透色谱393
2115热分析技术394
2116光谱学402
212塑料的识别分析402
2121熔点的测定403
2122溶解性试验403
2123铜线试验404
2124密度试验404
2125用于识别聚合物的化学及热
分析404
参考文献404
第22章专业的测试机构406
221美国国家标准研究所406
222美国试验和材料协会406
223食品药品管理局407
224国家标准和技术研究所407
225国家电气制造商协会407
226国家消防协会408
227国家卫生基金会408
228塑料工程师协会408
229塑料工业协会409
2210签约商实验室409
2211测试服务的典型价格409
2212独立的测试实验室410
第23章陶瓷测试413
231概述413
232力学性能测试413
2321强度414
2322蠕变416
2323硬度417
2324断裂韧度418
2325高应变速率418
2326疲劳419
233热测试421
2331热膨胀421
2332热传导422
2333热容量424
234无损检测424
2341超声波探伤425
2342射线照相425
235电测试426
2351高温电阻426
2352电子级陶瓷的弯曲强度426
236结语426
参考文献427
第24章无损检测428
241概述428
2411关于检测方法的信息429
2412其他参考资料429
2413电子参考资料429
2414未来nde的能力429
242液体渗透检测430
2421渗透方法工艺431
2422参考标准试块431
2423渗透检验的局限性432
243超声方法432
2431声波432
2432声的反射和透射432
2433声的折射434
2434检测工艺435
244射线照相436
2441x射线的产生和吸收437
2442中子射线照相438
2443x射线的衰减439
2444采用胶片的x射线照相技术439
2445透度计440
2446实时射线照相技术440
2447计算机层析照相技术441
245涡流检测442
2451趋肤效应442
2452阻抗平面442
2453检测线圈从试样上提离444
246热学方法445
2461红外摄像仪445
2462热涂层445
2463热学检测445
247磁粉检测方法445
2471磁化场446
2472连续与非连续场446
2473检测工艺447
2474零件的退磁447
248选材中检测能力的考虑447
2481材料特性的确定447
2482结构完整性448
2483定量裂纹检测的好处449
2484nde能力的量化451
2485检测概率452
2486在所有ndi应用中过程控制的
必要性453
249结束语453
附录a：常用材料的超声特性454
附录b：金属和合金的电阻和电导率456
参考文献457第五篇失 效 分 析
第25章失效模式：金属的使用特性和
服役条件461
251失效判据461
252失效模式461
253弹性变形和屈服465
254断裂机理和裂纹失稳扩展466
255疲劳470
2551疲劳载荷及试验470
2552snp曲线：基本设计工具473
2553影响snp曲线的因素474
2554非零均值应力474
2555疲劳裂纹扩展476
256蠕变和应力断裂480
2561长期蠕变行为的预测481
2562作用轴应力状态下的蠕变482
257磨蚀和磨损484
2571磨蚀现象484
2572磨损现象490
258腐蚀和应力腐蚀494
2581腐蚀类型494
2582应力腐蚀开裂498
259失效分析和溯源设计499
参考文献499
第26章塑料的失效分析502
261概述502
2611材料选择502
2612设计502
2613工艺503
2614使用环境503
262失效类型504
2621力学失效504
2622热失效504
2623化学失效504
2624环境失效504
263失效分析504
2631目视检查504
2632鉴定分析504
2633应力分析505
2634热转换技术（astm f1057）507
2635切片507
2636力学测试507
2637热分析508
2638无损检测技术508
参考文献508
第27章失效模式：陶瓷的性能和使用
要求509
271概述509
272瑕疵510
273断裂力学511
274强度512
275迟滞失效513
276强度和寿命的分散度514
2761强度的分散度514
2762寿命的分散度516
277使用多轴威布尔统计法的设计517
2771压缩加载下的强度517
2772全方位的多轴的断裂准则517
2773局部的多轴性准则517
278热冲击条件下的材料选择519
279高温失效521
2791蠕变应变521
2792蠕变断裂522
参考文献522
第28章脆性材料的力学可靠性及寿命
预测523
281范围523
282简介523
283概述524
2831一般原理524
2832强度524
2833统计强度分布524
2834最小强度过载验证实验525
2835无损缺陷检测525
2836环境加速断裂525
2837恒定加载速率实验526
2838缺口试样的固有强度527
2839寿命预测527
28310置信度极限527
28311寿命预测过程527
284总结528
附录1威布尔（weibull)试验529
附录2强度和动态疲劳测试530
附录3置信度极限532
参考文献533第六篇制造
第29章选材、设计和制造工艺的相互
关系539
291制造任务539
292不同途径539
293设计540
294材料选择542
295制造工艺的选择542
296完善体系：辅助工艺543
297“最佳”系统的选择543
298相互关系举例544
第30章金属的生产工艺与设备547
301金属切削原理547
302加工功率和切削力550
303刀具寿命552
304金属切削经济学553
3041最低成本的切削速度（vmin）554
3042刀具寿命最低成本（tmin）554
3043最大生产率的切削速度
（vmax）554
3044最大生产率的刀具寿命（tmax）554
305刀具材料554
3051刀具的几何学555
3052切削液555
3053机加工性556
3054切削速度和进给速度556
306车床557
3061车床尺寸559
3062盈亏平衡（be）条件559
307钻床560
3071钻孔的准确性563
308铣削566
309齿轮制造569
3091机加工方法569
3092齿轮精加工570
3010螺纹切削和成形571
30101内螺纹571
30102螺纹滚压571
3011拉削572
3012修刨、刨削和插削574
3013锯、剪切和切断576
3014加工塑料576
3015研磨、磨削和精加工577
30151磨料577
30152温度579
3016特种加工580
30161磨料流加工582
30162磨料喷射加工582
30163液压射流加工582
30164低应力研磨582
30165热辅助加工583
30166机电驱动加工583
30167总体成形加工584
30168超声波加工584
30169水射流加工584
301610电化学去毛刺584
301611电化学放电研磨585
301612电化学研磨586
301613电化学珩磨586
301614电化学加工586
301615电化学抛光587
301616电化学磨削刀具587
301617电化学车削588
301618电液流加工588
301619型管电解加工588
301620电子束加工589
301621电火花研磨589
301622电火花加工590
301623电火花锯削590
301624电火花线切割（移动丝）590
301625激光束加工591
301626激光束矩591
301627等离子束加工592
301628化学加工法：化学铣，化学
切料592
301629电抛光592
301630光化学加工593
301631热化学加工593
参考文献593
参考书目594
第31章金属加工、成型与铸造595
311概述595
312热加工工艺596
3121热加工工艺分类596
3122轧制596
3123锻造598
3124挤压599
3125拉深599
3126旋压602
3127管的焊接602
3128穿孔602
313冷加工工艺603
3131冷加工工序分类603
3132压挤工艺603
3133弯曲604
3134剪切606
3135拉制607
314金属铸造和成型工艺609
3141砂型铸造609
3142离心铸造610
3143硬模铸造611
3144石膏模铸造612
3145熔模铸造612
315塑料成型工艺613
3151喷射成型613
3152共补喷射成型613
3153轮转成型613
3154膨胀小球成型613
3155挤压614
3156吹塑成型614
3157热成型614
3158增强塑料成型614
3159锻塑零件614
316粉末冶金614
3161p/m制品的性能615
317表面处理615
3171清理615
3172包覆617
3173化学转换618
参考文献618
第32章塑料零件的加工Ⅰ620
321概述620
322挤出620
323挤出包覆621
324吹膜622
325压延成型623
326片材热成型623
327吹塑成型624
328涂覆626
329旋转成型627
3210浇铸成型628
3211模压成型628
3212传递模塑629
3213注射成型629
3214反应注射成型632
3215总结和结论632
参考文献632
第33章塑料零件的加工Ⅱ633
331塑料零件加工的分类633
3311连续过程和循环过程633
3312流动控制运动学633
332介绍635
3321 设计难点635
3322设计的解决算法635
3323温度影响641
3324压力影响641
3325棒材的挤出（范例）642
第一部分连续加工：剪切控制643
333挤出：单螺杆643
334双螺杆挤出646
335线材包覆646
3351单一拖曳流647
3352牵引流和压力流并存647
336压延成型648
第二部分连续加工：拉伸控制649
337熔体的纤维纺丝649
338吹膜649
第三部分循环过程：剪切为主651
339熔体注射成型651
3310反应注射成型653
3311传递模塑653
第四部分循环过程: 拉伸控制653
3312压缩成型653
3313吹塑成型654
3314热成型654
3315旋转铸塑658
第五部分循环过程：静态过程658
3316铸塑658
3317结论658
参考文献658
参考书目661
期刊661
第34章复合材料制备工艺662
341概述662
3411复合材料的特性662
3412纤维结构形式对力学性能的
影响662
342基本的工艺原理666
3421目的和目标666
3422复合材料工艺路线的一般
特征666