第1章材料科學(xué)發(fā)展史001
1.1物質(zhì)與材料002
1.1.1自然界中的元素和物質(zhì)002
1.1.2材料的作用與分類003
1.2材料發(fā)展史006
1.2.1材料古代發(fā)展史006
1.2.2材料近代發(fā)展史008
1.3當(dāng)代材料發(fā)展和展望010
1.3.1材料發(fā)展的歷程和趨勢010
1.3.2多種材料共存011
1.4材料科學(xué)與工程的形成012
1.4.1材料學(xué)科的細(xì)分到綜合012
1.4.2材料學(xué)科的交叉和滲透014
1.4.3材料科學(xué)與工程學(xué)科的形成與內(nèi)涵016
1.4.4材料科學(xué)與工程學(xué)科的地位和特點(diǎn)020

第2章材料的共性規(guī)律與共同效應(yīng)025
2.1材料的共性規(guī)律026
2.1.1晶體結(jié)構(gòu)規(guī)律026
2.1.2材料缺陷與斷裂強(qiáng)度027
2.1.3材料的相變原理028
2.1.4材料的形變與斷裂規(guī)律029
2.1.5材料的強(qiáng)韌化原理032
2.2材料的共同效應(yīng)033
2.2.1材料的界面效應(yīng)033
2.2.2材料的表面效應(yīng)034
2.2.3材料的復(fù)合效應(yīng)035
2.2.4材料的形狀記憶效應(yīng)035
2.2.5材料的動態(tài)效應(yīng)036
2.2.6材料的環(huán)境效應(yīng)037
2.2.7材料的納米效應(yīng)037

第3章材料研究基本方法039
3.1科學(xué)技術(shù)研究的類型與選題040
3.1.1科學(xué)技術(shù)研究的基本類型040
3.1.2科學(xué)研究選題與創(chuàng)新041
3.2科學(xué)研究共性方法044
3.2.1歸納與演繹法044
3.2.2分析與綜合法047
3.2.3類比與移植法049
3.2.4數(shù)學(xué)與模型法053
3.2.5系統(tǒng)與優(yōu)化法055
3.2.6假說與理論法058
3.2.7原型啟發(fā)與仿生法060
3.3材料科學(xué)與工程核心方法論061
3.3.1以新材料開發(fā)為例062
3.3.2以失效分析為例063
3.3.3以選材和工藝制定為例064

第4章材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與系統(tǒng)分析065
4.1材料結(jié)構(gòu)與性能的基本特性066
4.1.1材料結(jié)構(gòu)的基本特性066
4.1.2材料性能的基本特性068
4.2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與設(shè)計071
4.2.1材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性071
4.2.2材料結(jié)構(gòu)的測定與表征072
4.2.3材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計與控制073
4.3結(jié)構(gòu)與性能的系統(tǒng)分析075
4.3.1黑箱法075
4.3.2相關(guān)法076
4.3.3過程法076
4.3.4環(huán)境法076
4.4材料結(jié)構(gòu)的自組織與仿生077
4.4.1材料的耗散結(jié)構(gòu)077
4.4.2材料結(jié)構(gòu)的自組織現(xiàn)象078
4.4.3智能結(jié)構(gòu)與屬性評定079
4.4.4材料結(jié)構(gòu)的仿生081
4.5材料過程能量分析法088
4.5.1材料過程的基本原理089
4.5.2材料過程的能量分析方法090

第5章材料使用與環(huán)境評價方法097
5.1材料與環(huán)境、資源的關(guān)系098
5.1.1材料生產(chǎn)對環(huán)境和資源的影響098
5.1.2生態(tài)材料與能源材料098
5.2材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價與設(shè)計101
5.2.1材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價101
5.2.2材料環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計106
5.3材料環(huán)境適應(yīng)性評估113
5.3.1材料工況環(huán)境適應(yīng)性評估113
5.3.2材料自然環(huán)境適應(yīng)性評估115

第6章材料（計算）設(shè)計與方法119
6.1材料（計算）設(shè)計概述120
6.1.1材料設(shè)計發(fā)展的歷史120
6.1.2材料設(shè)計范圍與層次122
6.1.3材料設(shè)計的任務(wù)124
6.2材料設(shè)計的主要途徑與方法125
6.2.1從相圖角度進(jìn)行設(shè)計125
6.2.2從數(shù)量冶金學(xué)角度進(jìn)行設(shè)計126
6.2.3基于量子理論的設(shè)計127
6.2.4基于物理、數(shù)值模擬的設(shè)計128
6.2.5多尺度材料模型與計算設(shè)計128
6.2.6材料（計算）設(shè)計的主要技術(shù)129
6.3數(shù)學(xué)方法在計算設(shè)計中的應(yīng)用130
6.3.1有限元法131
6.3.2遺傳算法132
6.3.3分形理論135
6.3.4其他方法138
6.4材料計算設(shè)計實(shí)例139
6.4.1復(fù)合材料計算設(shè)計139
6.4.2超硬材料計算設(shè)計145
6.4.3工程應(yīng)用層次的材料計算設(shè)計148

第7章材料研究的模型化與模擬151
7.1材料研究的模型化152
7.1.1模型化的基本概念152
7.1.2數(shù)值模型化與模擬154
7.1.3模型的基本范疇與分類154
7.1.4模型化的基本思路156
7.2材料研究的物理模擬158
7.2.1物理模擬基本概念158
7.2.2金屬塑性加工物理模擬160
7.2.3薄板沖壓工藝模擬技術(shù)161
7.2.4塑料注射成型過程模擬仿真162
7.3材料研究的數(shù)值模擬164
7.3.1鑄造工藝過程的數(shù)值模擬164
7.3.2計算機(jī)數(shù)值模擬應(yīng)用的實(shí)例168

第8章材料失效分析方法171
8.1材料失效分析基本概念172
8.1.1失效分析的意義172
8.1.2失效分析和失效學(xué)172
8.1.3機(jī)械失效形式和產(chǎn)生的原因173
8.1.4材料的失效形式174
8.2失效分析的基本思路176
8.2.1以失效抗力為主線的分析思路177
8.2.2失效樹分析法178
8.2.3特性因素圖分析法178
8.3失效分析的基本方法180
8.3.1化學(xué)成分分析180
8.3.2力學(xué)性能的測試及分析181
8.3.3顯微組織分析182
8.3.4應(yīng)力分析183
8.3.5無損檢測技術(shù)184
8.3.6斷口分析185
8.3.7裂紋分析190
8.3.8腐蝕、磨損和環(huán)境分析192
8.4失效分析的基本程序和實(shí)施步驟194

第9章材料經(jīng)濟(jì)學(xué)197
9.1概念198
9.2材料的循環(huán)200
9.2.1生態(tài)材料200
9.2.2再生材料201
9.2.3綠色材料技術(shù)203
9.3材料的選用與競爭205
9.3.1材料選用的基本原則205
9.3.2各類材料的競爭207
9.3.3材料競爭的國際化213
9.4材料的經(jīng)濟(jì)分析214
9.4.1材料經(jīng)濟(jì)分析方法214
9.4.2材料經(jīng)濟(jì)的能源與環(huán)境因素217
9.4.3材料經(jīng)濟(jì)的潛在效益218

結(jié)束語：材料科學(xué)與工程的發(fā)展趨勢219

習(xí)題220

拓展題221

參考文獻(xiàn)222