材料工艺学是高等学校材料科学与工程等材料类相关专业的主干课程。本课程将系统地学习高分子材料、无机非金属材料、金属材料和复合材料等四大材料的基本概念、基础知识、基本理论、制备原理和生产工艺过程。通过本课程的学习，可使学生掌握必要的材料基础知识和基本理论，了解材料发展的概况和使用情况，掌握材料的制备原理和生产过程，能独立地应用基础知识、基本理论和基本方法设计和调控材料的组成、结构、工艺和性能、制备及其使用方法，具备解决材料生产过程中涉及的工程问题的能力，培养学生的创新能力和独立工作能力，为其从事本专业工程技术工作奠定必要的基础。
《材料工艺学》是为了满足应用型高等院校材料一级学科专业的材料工艺学课程教学的需要而编写的教材。在教材编写中，我们针对应用型高等学校材料科学与工程专业培养应用型人才的需要，以内容必需和够用，夯实基础，强化应用，注重学生创新能力和工程应用能力的培养为原则，对庞杂的材料基础知识和生产原理及生产知识进行了科学设计，通过精选内容，整体优化，以典型的材料为主覆盖全部四大材料的基础知识和生产知识，构建了一个完整而又个性和共性兼备的知识体系。该知识体系和内容既体现了科学性、系统性，又做到了简明精要，突出时代性、前沿性和实用性，加强了教材内容与新材料、新能源、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业的联系，反映了产业升级和进步，体现了新工科的要求。
在教材编写过程中，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，以立德树人为目标，对教材进行了整体规划，紧密联系教材中我国材料的发展、新材料的研发和材料工艺及技术的创新等内容，充分挖掘利用其中蕴含的思政和创新元素，将思政教育和创新教育及专业教育三位一体地有机融合。在专业知识传授过程中,培养学生的创新思维和创新能力，树立科学精神、工匠精神，培育家国情怀，弘扬社会主义核心价值观，树立正确的人生观、世界观及远大理想。
本书由材料概论、高分子材料工艺、无机非金属材料工艺、金属材料工艺和复合材料工艺等五篇共14章内容构成，分别为： 材料概述、新材料概述、高分子材料概论、塑料工艺、橡胶工艺、合成纤维工艺、无机非金属材料概论、玻璃工艺、陶瓷工艺、水泥工艺、金属材料概论、金属工艺、复合材料概论和复合材料工艺。本书较全面地介绍了高分子材料、无机非金属材料、金属材料和复合材料等四大类材料的基本概念、基本理论、基础知识、生产方法和制备原理及生产过程。本书可作为应用型高等院校材料科学与工程、材料物理、材料化学、新能源材料与器件、高分子材料与工程、无机非金属材料工程、金属材料工程等专业的材料工艺学类课程和材料概论课程的教学用书，也可供科研、生产等单位的相关研究和技术人员参考。
本书由温州大学组织编写，主编为杨昕宇、杨植、周永强，副主编为尹德武、樊宏斌、刘楠楠，参编有刘若望、张敏、陈光、彭旭锵、赵梅、宋小芳。编写分工： 杨昕宇编写第7章、第8章和第12章，杨植编写第2章和第3章，周永强编写第1章和第13章，尹德武编写第9章，樊宏斌编写14章，刘楠楠编写第11章，刘若望、陈光编写第5章，张敏、彭旭锵编写第4章，赵梅编写第10章，宋小芳编写第6章。本书由哈尔滨工业大学王玉金、温广武分别审阅。
本书在编写过程中参考了许多教材和著作及研究成果，在此谨向相关的教师和研究人员表示衷心的感谢。
本书内容非常广泛，由于编者的水平有限，不完善之处在所难免，欢迎同行和读者批评指正。
本书附有教学建议和教学大纲二维码，请扫码观看。
编者
2023年12月
第一篇材 料 概 论
第1章材料概述
1.1材料的定义、分类及应用
1.1.1材料的定义
1.1.2材料的分类
1.1.3材料的应用
1.2材料的发展概况及其地位和作用
1.2.1材料的发展概况
1.2.2材料的地位及作用
1.3材料的要素及其相互关系
1.3.1材料的四要素
1.3.2材料四要素之间的相互关系
1.4材料的组成和结构
1.4.1材料的组成
1.4.2材料的结构
1.5材料的合成与加工
1.5.1气相法
1.5.2液相法
1.5.3固相法
1.6材料的性能和使用效能
1.6.1材料的性能
1.6.2材料的使用效能
1.7材料的选择和使用
1.7.1概述
1.7.2材料的选用
思考题和作业
第2章新材料概述
2.1概述
2.1.1新材料的定义和分类
2.1.2新材料在新技术革命和新产业中的作用
2.2新能源材料
2.2.1新能源和新能源材料
2.2.2锂离子和钠离子电池材料
2.2.3Ni/MH镍氢二次电池材料
2.2.4太阳能电池材料
2.2.5燃料电池材料
2.2.6储氢材料
2.2.7风电材料
2.2.8核能材料
2.3纳米材料
2.3.1纳米材料的定义和分类
2.3.2纳米材料的发展史
2.3.3纳米材料的性质
2.3.4纳米材料的结构单元
2.3.5纳米材料的制备
2.3.6纳米材料的应用
2.4生物医学材料
2.4.1生物医学材料的定义和分类
2.4.2生物医学材料的发展概况
2.4.3各种生物医学材料
2.5信息材料
2.5.1概述
2.5.2半导体材料
2.5.3光电子材料
2.5.4电子陶瓷材料
2.6智能材料
2.6.1概述
2.6.2智能材料的分类
2.6.3智能材料的自诊断技术
2.6.4智能金属材料
2.6.5无机非金属基智能材料
2.6.6智能高分子材料
2.6.7基础智能材料
2.6.8新型智能材料
2.7超导材料
2.7.1概述
2.7.2超导体的特性和临界条件
2.7.3超导的原理
2.7.4超导材料的分类
2.7.5超导材料的应用
2.8光学材料
2.8.1概述
2.8.2光致发光材料
2.8.3场致发光材料
2.8.4白光发射材料
2.8.5激光材料
2.8.6红外材料
2.8.7光色材料
思考题和作业
第二篇高分子材料工艺
第3章高分子材料概论
3.1高分子材料概述
3.1.1高分子材料的定义和分类
3.1.2高分子材料的发展概况
3.1.3高分子材料的组成和特点
3.1.4高分子材料的结构
3.1.5高分子材料的合成和加工
3.2塑料
3.2.1塑料的定义和分类
3.2.2塑料的发展概况
3.2.3塑料的组分
3.2.4塑料的性能
3.2.5塑料的加工
3.2.6塑料的选用原则
3.3橡胶
3.3.1橡胶的定义和分类
3.3.2橡胶的组成
3.3.3橡胶的结构与性能
3.3.4橡胶的加工
3.3.5常用的橡胶
3.4合成纤维
3.4.1纤维的定义和分类
3.4.2纤维的主要性能指标
3.4.3成纤高聚物的结构与特性
3.4.4合成纤维的加工
3.4.5常用的合成纤维
3.5新型高分子材料
3.5.1高性能高分子材料
3.5.2高分子功能材料
3.5.3生物医用高分子材料
3.5.4高分子分离膜
3.5.5高分子压电材料
思考题和作业
第4章塑料工艺
4.1塑料生产工艺概述
4.2塑料成型原料及配制
4.2.1塑料成型原料
4.2.2物料的混合
4.2.3配料
4.3挤出成型
4.3.1概述
4.3.2挤出成型设备
4.3.3挤出成型原理
4.3.4挤出成型的工艺过程
4.4注射成型
4.4.1概述
4.4.2注射成型设备
4.4.3注射成型的工艺过程
4.4.4塑化原理
4.4.5注射成型工艺的影响因素
4.4.6反应注射成型
4.5模压成型
4.5.1概述
4.5.2模压成型的工艺过程
4.5.3模压成型的工艺特点
4.5.4模压成型工艺的影响因素
4.6压延成型
4.6.1概述
4.6.2压延成型原理
4.6.3压延成型设备
4.6.4压延成型的工艺过程
4.6.5压延成型工艺的影响因素
4.7滚塑成型
4.7.1概述
4.7.2滚塑成型的工艺过程
4.7.3滚塑成型工艺的影响因素
4.8其他的一次成型方法
4.8.1铸塑成型
4.8.2模压烧结成型
4.8.3传递模塑成型
4.8.4发泡成型
4.9中空吹塑成型
4.9.1概述
4.9.2中空吹塑成型的工艺过程
4.9.3中空吹塑成型工艺的影响因素
4.10热成型
4.10.1概述
4.10.2热成型的工艺过程
4.10.3热成型工艺的影响因素
4.11拉幅薄膜成型
4.11.1概述
4.11.2拉幅薄膜成型的工艺过程
4.11.3拉幅薄膜成型工艺的影响因素
4.12冷成型
思考题和作业
第5章橡胶工艺
5.1橡胶的加工工艺概述
5.2橡胶原料及配制
5.2.1生胶和再生胶
5.2.2配合剂
5.2.3配方设计
5.3胶料的加工
5.3.1塑炼
5.3.2混炼
5.4压延
5.4.1概述
5.4.2压延工艺
5.4.3压延工艺的影响因素
5.4.4常用橡胶的压延特性
5.5挤出
5.5.1挤出的工艺过程
5.5.2挤出工艺的影响因素
5.6橡胶的硫化
5.6.1概述
5.6.2橡胶的硫化过程
5.6.3橡胶硫化程度的测定
5.6.4硫化机理
5.6.5硫化工艺
思考题和作业
第6章合成纤维工艺
6.1合成纤维的合成与加工工艺概述
6.2纺丝成型
6.2.1熔融纺丝
6.2.2干法纺丝和湿法纺丝
6.2.3其他纺丝方法
6.3后加工
思考题和作业
第三篇无机非金属材料工艺
第7章无机非金属材料概论
7.1无机非金属材料的定义和分类及特点
7.1.1无机非金属材料的定义
7.1.2无机非金属材料的分类
7.1.3无机非金属材料的特点
7.2无机非金属材料的发展概况
7.3无机非金属材料的应用
7.4玻璃
7.4.1玻璃的定义和分类
7.4.2玻璃的发展概况
7.4.3玻璃的特性
7.4.4玻璃的组成
7.4.5玻璃的形成
7.4.6玻璃的结构
7.4.7玻璃的性质
7.4.8玻璃的制备
7.4.9普通玻璃
7.5陶瓷
7.5.1陶瓷的定义和分类
7.5.2陶瓷的发展概况
7.5.3陶瓷的组成
7.5.4陶瓷的显微结构和性能
7.5.5陶瓷的制备
7.5.6普通陶瓷
7.6水泥
7.6.1胶凝材料的定义和分类
7.6.2胶凝材料的发展概况
7.6.3水泥的定义和分类
7.6.4水泥的发展概况
7.6.5水泥的组成和性能
7.6.6水泥的制备
7.7新型无机非金属材料
7.7.1概述
7.7.2先进陶瓷
7.7.3特种玻璃
7.7.4特种水泥
7.7.5碳结构材料
思考题和作业
第8章玻璃工艺
8.1原料概述
8.1.1原料的选择
8.1.2原料
8.2原料的加工
8.2.1原料加工工艺流程
8.2.2原料的破碎与粉碎
8.2.3原料的筛分
8.3配合料的制备
8.3.1配合料的称量
8.3.2配合料的混合
8.3.3配合料的质量要求和控制
8.3.4玻璃组成的设计和配合料计算
8.4玻璃的熔制
8.4.1概述
8.4.2玻璃的熔制过程
8.4.3影响玻璃熔制过程的因素
8.4.4玻璃熔窑
8.4.5窑用耐火材料
8.4.6熔窑的节能
8.5玻璃的成型
8.5.1玻璃的主要成型性质
8.5.2成型制度的制定
8.5.3浮法成型
8.5.4吹制成型
8.5.5拉制成型
8.5.6压延法成型
8.6玻璃的退火
8.6.1玻璃的应力
8.6.2玻璃的退火工艺
8.7玻璃的缺陷
8.7.1气泡
8.7.2条纹和节瘤
8.7.3结石
8.8玻璃制品的加工
8.8.1冷加工
8.8.2热加工
8.8.3玻璃的表面处理
思考题和作业
第9章陶瓷工艺
9.1原料
9.1.1黏土类原料
9.1.2石英类原料
9.1.3长石类原料
9.1.4其他原料
9.2配料及计算
9.2.1配料的依据
9.2.2坯料和釉料组成的表示方法
9.2.3坯料配方计算
9.3坯料及制备
9.3.1陶瓷坯料的种类和质量要求
9.3.2可塑坯料的制备
9.3.3注浆坯料的制备
9.3.4压制坯料的制备
9.4成型
9.4.1可塑成型
9.4.2注浆成型
9.4.3压制成型
9.5釉料制备及施釉
9.5.1釉的分类
9.5.2釉层的形成
9.5.3釉层的性质
9.5.4釉料制备和施釉
9.5.5陶瓷的装饰
9.6干燥
9.6.1干燥原理
9.6.2干燥方法
9.6.3干燥缺陷及原因
9.7烧成
9.7.1烧成方式
9.7.2坯体和釉在烧成过程中的变化
9.7.3烧成窑
9.7.4烧成制度
9.7.5烧成缺陷及产生原因
思考题和作业
第10章水泥工艺
10.1硅酸盐水泥的生产
10.1.1通用硅酸盐水泥的国家标准
10.1.2硅酸盐水泥的生产方法和生产过程
10.2硅酸盐水泥熟料的组成
10.2.1硅酸盐水泥熟料的化学组成
10.2.2硅酸盐水泥熟料的矿物组成
10.2.3熟料的率值
10.2.4熟料矿物组成的计算
10.2.5熟料矿物组成的选择
10.3硅酸盐水泥的原料和配料计算
10.3.1硅酸盐水泥的原料
10.3.2硅酸盐水泥的配料计算
10.4物料的破碎和均化
10.4.1物料的破碎
10.4.2物料的均化技术
10.5粉磨工艺
10.5.1粉磨的目的和要求
10.5.2粉磨流程
10.5.3影响磨机产量和质量及能耗的主要因素
10.6硅酸盐水泥熟料的煅烧
10.6.1硅酸盐水泥熟料的形成
10.6.2矿化剂和微量元素对熟料煅烧和质量的影响
10.6.3水泥熟料煅烧的设备
10.6.4悬浮预热器
10.6.5分解炉
10.6.6回转窑
10.6.7熟料冷却机
10.7硅酸盐水泥的制成
10.7.1粉磨工艺
10.7.2影响水泥粉磨产量和质量的因素
10.7.3水泥储存与均化
10.7.4水泥包装和散装
10.8硅酸盐水泥的水化和硬化
10.8.1熟料矿物的水化
10.8.2硅酸盐水泥的水化
10.8.3硬化水泥浆体的结构
10.8.4掺混合材的水泥的水化和硬化
10.9硅酸盐水泥的化学侵蚀
10.9.1淡水的侵蚀
10.9.2酸和酸性水的侵蚀
10.9.3硫酸盐的侵蚀
10.9.4含碱溶液的侵蚀
10.9.5提高水泥抗蚀性的措施
思考题和作业
第四篇金属材料工艺
第11章金属材料概论
11.1金属材料概述
11.1.1金属材料的定义和分类
11.1.2金属材料的发展概况
11.1.3金属材料的性能
11.1.4金属材料的结构与组织
11.1.5金属材料的生产工艺
11.1.6金属材料的成型与加工
11.2钢和铸铁
11.2.1钢
11.2.2铸铁
11.3有色金属及合金
11.3.1铝及铝合金
11.3.2铜及铜合金
11.3.3镁及镁合金
11.3.4钛及钛合金
11.3.5轴承合金
11.4新型金属材料
11.4.1形状记忆合金
11.4.2非晶态金属
11.4.3储氢合金
11.4.4超塑性合金
思考题和作业
第12章金属工艺
12.1铸造
12.1.1铸造成型基础
12.1.2砂型铸造
12.1.3砂型铸造方法
12.1.4铸件结构的工艺性
12.1.5特种铸造和铸造技术的发展
12.2锻压
12.2.1概述
12.2.2塑性变形对金属组织及性能的影响
12.2.3金属的锻造性能
12.2.4锻造
12.2.5板料冲压
12.2.6挤压、轧制、拉拔
12.2.7特种塑性加工方法
12.2.8塑性加工零件的结构工艺性
12.2.9塑性加工技术新进展
12.3切削
12.3.1车削加工
12.3.2铣削加工
12.3.3刨削加工
12.3.4拉削加工和镗削加工
12.4特种加工
12.4.1电火花加工
12.4.2电解加工
12.4.3超声加工
12.4.4高能束加工
12.5焊接
12.5.1焊接基础
12.5.2常用焊接方法
12.5.3焊接件结构工艺性
12.5.4焊接质量检测
12.5.5焊接技术新进展
12.6钢的热处理
12.6.1概述
12.6.2退火与正火
12.6.3淬火
12.6.4回火
12.6.5表面热处理
12.6.6化学热处理
12.6.7热处理新技术
思考题和作业
第五篇复合材料工艺
第13章复合材料概论
13.1复合材料的定义和命名及分类
13.1.1复合材料的定义
13.1.2复合材料的命名
13.1.3复合材料的分类
13.2复合材料的发展概况
13.3复合材料的性能和加工及应用
13.3.1复合材料的性能
13.3.2复合材料的加工
13.3.3复合材料的应用
13.4复合材料的基体和增强体
13.4.1基体材料
13.4.2增强体
13.5复合材料的增强机制和复合原则
13.5.1复合材料的增强机制
13.5.2复合材料的复合原则
13.6复合材料界面
13.6.1概述
13.6.2聚合物基复合材料界面
13.6.3金属基复合材料界面
13.7聚合物基复合材料
13.7.1聚合物基复合材料的种类和性能
13.7.2常用聚合物基复合材料的性能及应用
13.8金属基复合材料
13.8.1金属陶瓷
13.8.2纤维增强金属基复合材料
13.8.3颗粒和晶须增强金属基复合材料
13.9陶瓷基复合材料
13.9.1常用的陶瓷基复合材料
13.9.2增韧陶瓷基复合材料的性能
13.9.3陶瓷基复合材料的应用
13.10水泥基复合材料
13.10.1水泥基复合材料的定义和种类
13.10.2混凝土
13.10.3纤维增强水泥基复合材料
13.10.4聚合物混凝土复合材料
13.10.5水泥基复合材料的应用
13.11纳米复合材料
13.11.1纳米复合材料的定义和分类及特点
13.11.2纳米复合材料的制备技术
13.11.3各种纳米复合材料
13.12碳/碳复合材料
思考题和作业
第14章复合材料工艺
14.1聚合物基复合材料加工工艺
14.1.1热固性树脂基复合材料加工工艺
14.1.2热塑性树脂基复合材料加工工艺
14.2金属基复合材料制备工艺
14.2.1固态法制备工艺
14.2.2液态法制备工艺
14.2.3喷涂沉积法制备工艺
14.2.4原位复合法制备工艺
14.3陶瓷基复合材料制备工艺
14.4水泥基复合材料制备工艺
14.4.1纤维增强水泥基复合材料的制备工艺
14.4.2聚合物混凝土复合材料的制备工艺
思考题和作业
参考文献
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