清华大学工程材料
清华大学《工程材料》第5版教材简介
清华大学《工程材料》第5版教材简介《工程材料》第5版教材由清华大学材料学院朱张校教授、姚可夫教授主编，清华大学出版社出版。
《工程材料》第5版教材目录如下：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1.2金属材料的性能特点1.3高分子材料的结构与性能特点1.4陶瓷材料的结构与性能特点第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第3章金属材料3.1碳钢3.2合金钢3.3铸钢与铸铁3.4有色金属及其合金第4章高分子材料4.1工程塑料4.2合成纤维4.3合成橡胶第5章陶瓷材料5.1普通陶瓷5.2特种陶瓷第6章复合材料6.1复合材料的复合原则6.2复合材料的性能特点6.3非金属基复合材料6.4金属基复合材料第7章功能材料及新材料7.1电功能材料7.2磁功能材料7.3热功能材料7.4光功能材料7.5隐形材料及智能材料7.6纳米材料第8章零件失效分析与选材原则8.1机械零件的失效8.2机械零件失效分析8.3机械零件选材原则第9章典型工件的选材及工艺路线设计9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第10章工程材料的应用10.1汽车用材10.2机床用材10.3仪器仪表用材10.4热能设备用材10.5化工设备用材10.6航空航天器用材附录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/T 12603—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/T 17616—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/T 16475—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本教材有以下特点：（1）体系科学合理，内容丰富新颖，实例丰富。
清华大学工程材料第五版第四章
二、按使用范围分类
1. 通用塑料 应用范围广、生产量大的塑料品种。 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、酚醛塑料 2. 工程塑料 和氨基塑料等，产量约占塑料总产量的四分之 综合工程性能(机械性能、耐热耐寒性能、 三以上。 耐蚀性和绝缘性能等)良好的各种塑料。
如聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯和 ABS等。 3. 耐热塑料 能在较高温度（100 ℃～200 ℃）工作。 聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有机硅树 脂、环氧树脂等。
七、氨纶 化学名称为聚氨酯纤维，商品名称为氨纶。 由聚酯、芳香族二异氰酸酯聚合，用脂肪族二 胺交联而成。 1、特点 ●高弹性。伸长600%～750%时，回弹率达 95％以上。 2、应用 用作运动衣、游泳衣。与涤纶混纺后，制 作夏季衣服。
4.3
合成橡胶
橡胶 具有极高弹性的高分子材料。
●性能特点 弹性变形量可达100％～1000％，而且回 弹性好，回弹速度快。 橡胶还有一定的耐磨性，很好的绝缘性和 不透气、不透水性。
聚酰胺的应用： 制造耐磨耐蚀零件，如轴承、齿轮、
尼龙轴套
尼龙拉杆
7. 聚碳酸酯(PC) 聚碳酸酯誉称"透明金属"， ●具有优良的综合性能。冲击韧性和延 性突出，在热塑性塑料中是最好的；弹性模 量较高，不受温度的影响； ●抗蠕变性能好，尺寸稳定性高； ●透明度高，可染成各种颜色； ●吸水性小； ●绝缘性能优良，在10 ℃～130 ℃间介 电常数和介质损耗近于不变。
有机玻璃顶棚
二、热固性塑料 1. 酚醛塑料(PE) 由酚类和醛类缩聚合成酚醛树脂,再加入 添加剂而制得。一般为热固性塑料。 ●具有一定的机械强度和硬度, 耐磨性好； ●绝缘性良好, 耐热性较高，耐蚀性优良。 ●缺点是性脆，不耐碱。
酚醛塑料的应用：
清华材料科学与工程考研分数线
清华材料科学与工程考研分数线1. 清华材料科学与工程考研分数线的概述清华大学材料科学与工程专业是一个非常热门的专业，吸引了大量的考生。
每年都有很多人通过考研来进入该专业，那么清华材料科学与工程考研分数线是多少呢？根据往年的经验，清华材料科学与工程考研分数线比较高，需要达到一定的标准才有可能考上。
一般来说，综合成绩需要在分配比重中占到较高的比例，包括笔试和面试。
2. 清华材料科学与工程考研笔试分数线考研笔试是考生进入清华材料科学与工程专业的第一道门槛，也是最重要的一个环节。
根据历年的数据，清华材料科学与工程考研笔试分数线一般比较高，特别是对于非211重点大学的考生，更需要考得好一些才有机会被录取。
一般来说，综合考试成绩在200分以上，专业考试成绩在120分以上就有可能进入面试环节。
但是，由于考生的数量非常多，考试的难度也会比较大，因此要保证自己的考试水平至少处于较好的水平。
3. 清华材料科学与工程考研面试分数线笔试过关后，考生需要进入面试环节。
面试在专业的考研中非常重要，也有可能是最终影响录取的关键因素。
清华材料科学与工程考研面试分数线一般比较高，需要考生达到一定的要求才会给予录取机会。
一般来说，面试的标准比较明确，主要考察考生的综合素质，包括思维能力、学科能力、英语能力、领导能力等。
通过面试可以看出考生的实际表现和能力，同时也是考官们选人的重要依据。
4. 总结清华材料科学与工程考研分数线高，考生需要在各个环节都有不错的表现才能获得录取机会。
要顺利通过考试，需要有好的复习备考计划，并且平时多学习、多实践，掌握要考察的重点和难点，才能得到优秀的分数。
在此基础上，要积极提升自己的综合素质和能力，展示出自己的个性和优点，综合考虑，才能在清华材料科学与工程考研中取得好成绩。
材料科学与工程系-清华大学
材料学院材料科学与工程专业博士生培养方案（2015级博士生适用）一、适用学科、专业：材料科学与工程（一级学科，工学门类）●材料物理与化学（二级学科、专业）●材料学（二级学科、专业）●材料加工工程（二级学科、专业）二、培养方式1. 实行导师负责制。
必要时可设副导师，鼓励组成指导小组集体指导。
跨学科或交叉学科培养博士生时，应从相关学科中聘请副导师协助指导。
2. 博士生应在导师指导下，学习有关课程，查阅文献资料，参加学术交流，确定具体课题，独立从事科学研究，取得创新性成果。
三、知识结构及课程学习的基本要求1. 知识结构的基本要求要掌握本门学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识；要注意拓宽知识面，加强知识的综合性、前沿性和交叉性要求，为学位论文工作的创新性研究打下必要的基础。
2. 课程学习及学分组成A. 普通博士生攻读博士学位期间，需获得学位要求学分不少于15 ，其中公共必修课程4 学分，学术与职业素养课程1学分，学科专业要求课程学分不少于5 ，必修环节5 学分。
选修或补修课程学分计入非学位要求学分。
课程设置见附录。
B．直博生攻读博士学位期间，需获得学位要求学分不少于31 ，其中公共必修课程学分不少于5 ，学术与职业素养课程1学分，学科专业要求课程学分不少于20 ，必修环节5 学分，考试学分不少于23 。
选修或补修课程学分计入非学位要求学分。
课设置见附录。
四、主要培养环节及有关要求1. 制定个人培养计划：博士生入学后三个月内，在导师指导下完成个人培养计划。
内容包括：研究方向、课程学习、文献阅读、选题报告、科学研究、学术交流、学位论文及实践环节等方面的要求和进度计划。
2. 文献阅读与选题报告资格考试通过后才能作选题报告。
博士生入学后一年左右应完成选题报告，最迟要在第三学期初完成。
选题报告由书面报告和口头报告组成。
书面报告与口头报告的要求见有关规定。
3. 资格考试每年春秋季学期开学后第二周进行，具体时间另定。
清华大学工程材料综合题答案
第一章6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。
点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。
线缺陷：位错。
位错的存在极大地影响金属的机械性能。
当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。
当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。
面缺陷：晶界、亚晶界。
亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。
亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。
在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位臵，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。
原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。
晶界和亚晶界均可提高金属的强度。
晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。
8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。
第二章1、金属结晶的条件和动力是什么?答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。
液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。
2、金属结晶的基本规律是什么?答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。
液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。
清华大学0805材料科学与工程考研专业目录及考试科目
清华大学0805材料科学与工程考研专业目录及考试科目一、专业目录清华大学0805材料科学与工程考研专业目录包含以下几个研究方向：1. 金属材料与表面工程2. 高分子材料与工程3. 无机非金属材料4. 材料物理与化学5. 材料加工工程6. 生物医用材料与器械7. 先进材料设计与计算8. 纳米技术与材料二、考试科目清华大学0805材料科学与工程考研专业的考试科目主要分为两个部分：公共课和专业课。
1. 公共课公共课包括以下几个科目：1.1 政治理论：主要测试考生对中国特色社会主义理论体系、中共党史、马克思主义基本原理等方面的理解和掌握程度。
1.2 英语：主要测试考生的英语阅读和写作能力。
1.3 数学一：主要测试考生的数学分析和线性代数方面的知识。
1.4 数学二：主要测试考生的数学推理和概率统计方面的知识。
1.5 综合能力：主要测试考生的逻辑思维、分析能力和综合素质。
2. 专业课专业课主要包括以下几个科目，考试内容与材料科学与工程专业相关：2.1 材料学原理：主要测试考生对材料结构、性能、加工等方面的基本原理和知识的了解和掌握程度。
2.2 材料物理性能：主要测试考生对材料物理性能测试和表征方法的了解和应用能力。
2.3 材料加工工程：主要测试考生对材料加工原理、方法和技术的掌握程度。
2.4 材料分析与表征：主要测试考生对材料分析与表征方法的了解和应用能力。
2.5 材料设计与计算：主要测试考生对材料设计和计算方法的掌握程度。
2.6 材料应用与发展趋势：主要测试考生对材料应用领域和发展趋势的了解和分析能力。
三、结语总之，清华大学0805材料科学与工程考研专业目录及考试科目非常丰富多样，涵盖了材料科学与工程领域的核心知识和技能。
准备考研的同学们应根据自己的兴趣和实际情况选择适合自己的研究方向，并在备考过程中认真学习和准备每一个考试科目，以取得优异的成绩。
加油！。
工程材料全面答案清华大学出版
工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
清华大学工程材料第五版第五章
5.1 普通陶瓷
5.1.1 普通日用陶瓷
一、普通日用陶瓷的用途和特点
用粘土、石灰石、长石、石英等天然硅 酸盐类矿物制成。制造日用器皿和瓷器。
一般具有良好的光泽度、透明度，热稳 定性和机械强度较高。
日用器皿
艺术陶瓷
二、常用普通日用陶瓷
（1）长石质瓷 国内外常用的日用瓷，作 一般工业瓷制品。
（2）绢云母质瓷 我国的传统日用瓷。 （3）骨质瓷 主要作高级日用瓷制品。 （4）滑石质瓷 综合性能好的新型高质瓷。 （5）高石英质日用瓷 我国研制成功，石 英含量 ≥40%，瓷质细腻、色调柔和、透光 度好、机械强度和热稳定性好。
氧化铝陶瓷应用实例：
氧化铝陶瓷密封环
氧化铝陶瓷喷咀
二、氧化铍陶瓷
●导热性极好，很高的热稳定性，抗热冲 击性较高；
●消散高能辐射的能力强、热中子阻尼系 数大。
●强度低。
应用 氧化铍陶瓷制造坩埚，作真空陶瓷和 原子反应堆陶瓷，气体激光管、晶体管散热 片和集成电路的基片和外壳等。
三、氧化锆陶瓷
●熔点在2700 ℃以上，耐2300 ℃高温， 推荐使用温度2000 ℃～2200 ℃；
绝缘瓷瓶
改善工业陶瓷性能的方法： 加入MgO、ZnO、BaO、Cr2O3等或增加莫 来石晶体相，提高机械强度和耐碱抗力；
加入Al2O3、ZrO2等提高强度和热稳定性； 加入滑石或镁砂降低热膨胀系数；
加入SiC提高导热性和强度。
5.2 特种陶瓷
☆ 老师提示：重点内容
特种陶瓷也叫现代陶瓷、精细陶瓷。 特种陶瓷包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两 大类，如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、 高温陶瓷等。 按陶瓷的主要组成分： 氧化物陶瓷、硼化物陶瓷、 氮化物陶瓷、碳化物陶瓷。
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齿轮
螺栓
●60、65钢 主要用来制造弹簧。 热处理：淬火+中温回火
弹簧
老师提示 优质碳素结构钢使用前一般都 要经过热处理。
三、碳素工具钢
碳素工具钢的碳质量分数在0.65%～1.35% 之间，钢号用平均碳质量分数的千分数的数字 表示，数字之前冠以“T”（碳）。
如：T9表示碳质量分数为0.9%（即千分之九） 的碳素工具钢。
第3章 金属材料
内容提要：
简要阐述碳钢的钢号、成份和应用。 重点阐明合金钢的钢号、成份特点、热处理工艺、 组织、性能和应用。 介绍铸铁、有色金属的牌号、性能及应用。
学习目标：
本章是工程材料课程的重点章。重点掌握碳钢、 合金钢的钢号、成份特点、热处理工艺、组织、性 能及应用。熟悉铸铁的牌号、热处理工艺、组织及 其应用。一般了解有色金属性能特点和应用。
（4）按冶炼方法分
平炉钢（用平炉冶炼钢） 转炉钢（用转炉冶炼钢）
3.1.2 碳钢的牌号及用途
一、碳素结构钢
碳素结构钢的牌号用Q+数字表示。 “Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首。 数字表示屈服强度的数值。 如：Q275是屈服强度为275MPa的碳素结构 钢。 若牌号后面标注A、B、C、D，表示钢材质量 等级。 A级钢含硫、磷量最高。 D级钢含硫、磷量最低。
优质碳素结构钢主要用来制Байду номын сангаас各种机器零件。
常用优质碳素结构钢 ●08F 塑性好，可制造冷冲压零件； ●10、20钢 冷冲压性与焊接性能良好，可用作 冲压件及焊接件，经过热处理（如渗碳）也可以制 造轴、销等零件。 ●35、40、45、50钢 经热处理后，可获得良好 的综合机械性能，制造齿轮、轴类、套筒等零件。 热处理：调质处理，或加表面淬火。
锉刀
具及冷作模具等。
●T12、T13
硬度很高，韧性较低，可制
作锉刀、刮刀等刃具及量规、
样套等量具。
量规
老师提示 碳素工具钢使用前都要进行 热处理（淬火+低温回火）。
本节小结
常用碳钢
普通碳素结构钢 Q215、Q235 优质碳素结构钢 20、45、60 碳素工具钢 T8、T10、T12
3.1 碳钢
金属材料是最重要的工程材料。 分为两大类： ●黑色金属 铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）； ●有色金属 包括黑色金属以外的所有金属及其合金。 在铁碳合金中，碳质量分数小于2.11%的合金 称为钢。 碳钢冶炼简便，加工容易，价格便宜，一般情况 下能满足实际工程的使用要求，是应用最多的工程 金属材料。
建筑构件
钢桥梁
老师提示 这类钢常在热轧状态下使用，不再
进行热处理。对某些小零件，可以进行正火、
调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。
二、优质碳素结构钢
优质碳素结构钢的钢号用平均碳质量分数的 万分数的数字表示。
例如：钢号“20”即表示碳质量分数为 0.20%（万分之二十）的优质碳素结构钢。
若钢中锰含量较高，钢号后加符号“Mn”， 如15Mn、45Mn等。
碳素工具钢均为优质钢，若含硫、磷更低， 为高级优质钢，钢号后标注“A”。
如：T12A表示碳质量分数为1.2%的高级优 质碳素工具钢。
用途：制造各种刃具、量具、模具等。
常用碳素工具钢： ●T7、T8 硬度较高、韧性较高，可制
造冲头、凿子、锤子等工具。 ●T9、T10、T11
硬度高，韧性适中，可制造
钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃
常用碳素结构钢： ●Q195、Q215、Q235A、Q235B 塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、 钢板、钢管等。 可用于做桥梁、建筑物等构件，也可用做普通 螺钉、螺帽、铆钉等。
钢板、钢筋
螺钉、铆钉
●Q235C、Q235D 可用于重要的焊接件。 ●Q255、Q275 强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。
（2）按质量分 （3）按用途分
普通碳素钢 w(S)≤0.055%,w(P)≤0.045% 优质碳素钢 w(S)≤0.040%,w(P)≤0.040%
高级优质碳素钢
w碳(素S)结≤0构.0钢30制%造,w各(P种)≤工0程.03构5件%（如桥梁、
船舶、建筑构件）和机器零件等 碳素工具钢 制造各种工具（刃具、量具）
3.1.1 碳钢的成分和分类
一、碳钢的成分
Fe、C、Mn、Si、S、P C：决定钢的性能 Mn、Si：有利于改善钢的机械性能。 S：易使钢热脆。 P：易使钢冷脆。 必须严格控制在牌号规定的范围之内。
二、碳钢的分类
（1）按碳的质量分数分
低碳钢 w(C)≤0.25% 中碳钢 0.25% <w(C)≤0.6% 高碳钢 w(C)>0.6%