第1章材料科學發(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材料科學與工程的形成012
1.4.1材料學科的細分到綜合012
1.4.2材料學科的交叉和滲透014
1.4.3材料科學與工程學科的形成與內(nèi)涵016
1.4.4材料科學與工程學科的地位和特點020

第2章材料的共性規(guī)律與共同效應025
2.1材料的共性規(guī)律026
2.1.1晶體結構規(guī)律026
2.1.2材料缺陷與斷裂強度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材料的強韌化原理032
2.2材料的共同效應033
2.2.1材料的界面效應033
2.2.2材料的表面效應034
2.2.3材料的復合效應035
2.2.4材料的形狀記憶效應035
2.2.5材料的動態(tài)效應036
2.2.6材料的環(huán)境效應037
2.2.7材料的納米效應037

第3章材料研究基本方法039
3.1科學技術研究的類型與選題040
3.1.1科學技術研究的基本類型040
3.1.2科學研究選題與創(chuàng)新041
3.2科學研究共性方法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章材料結構設計與系統(tǒng)分析065
4.1材料結構與性能的基本特性066
4.1.1材料結構的基本特性066
4.1.2材料性能的基本特性068
4.2結構穩(wěn)定性與設計071
4.2.1材料結構的穩(wěn)定性071
4.2.2材料結構的測定與表征072
4.2.3材料結構的設計與控制073
4.3結構與性能的系統(tǒng)分析075
4.3.1黑箱法075
4.3.2相關法076
4.3.3過程法076
4.3.4環(huán)境法076
4.4材料結構的自組織與仿生077
4.4.1材料的耗散結構077
4.4.2材料結構的自組織現(xiàn)象078
4.4.3智能結構與屬性評定079
4.4.4材料結構的仿生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)性設計106
5.3材料環(huán)境適應性評估113
5.3.1材料工況環(huán)境適應性評估113
5.3.2材料自然環(huán)境適應性評估115

第6章材料（計算）設計與方法119
6.1材料（計算）設計概述120
6.1.1材料設計發(fā)展的歷史120
6.1.2材料設計范圍與層次122
6.1.3材料設計的任務124
6.2材料設計的主要途徑與方法125
6.2.1從相圖角度進行設計125
6.2.2從數(shù)量冶金學角度進行設計126
6.2.3基于量子理論的設計127
6.2.4基于物理、數(shù)值模擬的設計128
6.2.5多尺度材料模型與計算設計128
6.2.6材料（計算）設計的主要技術129
6.3數(shù)學方法在計算設計中的應用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材料計算設計實例139
6.4.1復合材料計算設計139
6.4.2超硬材料計算設計145
6.4.3工程應用層次的材料計算設計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計算機數(shù)值模擬應用的實例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172
8.1.3機械失效形式和產(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化學成分分析180
8.3.2力學性能的測試及分析181
8.3.3顯微組織分析182
8.3.4應力分析183
8.3.5無損檢測技術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施步驟194

第9章材料經(jīng)濟學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)濟分析214
9.4.1材料經(jīng)濟分析方法214
9.4.2材料經(jīng)濟的能源與環(huán)境因素217
9.4.3材料經(jīng)濟的潛在效益218

結束語：材料科學與工程的發(fā)展趨勢219

習題220

拓展題221

參考文獻222