목차 일부
제1장 서론 ... 1
1.1 역사적 고찰 ... 2
1.2 재료과학과 공학 ... 3
1.3 왜 재료과학과 공학을 공부하는가 ... 5
1.4 재료의 분류 ... 6
1.5 첨단 재료 ... 12
1.6 현대 사회를 위한 재료의 발전 ... 14
참고문헌 ... 15
제2장 원자 구조와 원자 결합 ... 17
2...
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목차 전체
제1장 서론 ... 1
1.1 역사적 고찰 ... 2
1.2 재료과학과 공학 ... 3
1.3 왜 재료과학과 공학을 공부하는가 ... 5
1.4 재료의 분류 ... 6
1.5 첨단 재료 ... 12
1.6 현대 사회를 위한 재료의 발전 ... 14
참고문헌 ... 15
제2장 원자 구조와 원자 결합 ... 17
2.1 서론 ... 18
원자 구조 ... 18
2.2 기본 개념 ... 18
2.3 원자 내의 전자 ... 19
2.4 주기율표 ... 26
고체 내의 원자 결합 ... 28
2.5 결합력과 결합 에너지 ... 28
2.6 1차 원자 간 결합 ... 31
2.7 2차 결합 또는 반 데르 발스 결합 ... 36
2.8 분자 ... 38
연습문제 ... 41
참고문헌 ... 41
주요 용어 및 개념 ... 41
요약 ... 40
제3장 결정질 고체의 구조 ... 45
3.1 서론 ... 46
결정 구조 ... 46
3.2 기본 개념 ... 46
3.3 단위정 ... 48
3.4 금속의 결정 구조 ... 48
3.5 밀도 계산 ... 53
3.6 동질이상과 동소체 ... 54
3.7 결정계 ... 54
결정학적 방향과 면 ... 58
3.8 점 좌표 ... 58
3.9 결정학적 방향 ... 60
3.10 결정학적 면 ... 65
3.11 선밀도와 면밀도 ... 70
3.12 조밀 결정 구조 ... 72
결정질 재료와 비정질 재료 ... 74
3.13 단결정 ... 74
3.14 다결정 재료 ... 75
3.15 이방성 ... 75
3.16 X-선 회절 : 결정 구조의 파악 ... 77
3.17 비결정질 고체 ... 82
요약 ... 84
주요 용어 및 개념 ... 85
참고문헌 ... 86
연습문제 ... 86
제4장 고체 내의 결합 ... 93
4.1 서론 ... 94
점 결함 ... 94
4.2 공공과 자기 침입형 ... 94
4.3 고체 내의 불순물 ... 96
4.4 조성의 표기 ... 99
기타 결함 ... 103
4.5 전위-선 결함 ... 103
4.6 계면 결함 ... 107
4.7 부피 또는 체적 결함 ... 112
4.8 원자 진동 ... 112
현미경 관찰 ... 113
4.9 총론 ... 113
4.10 현미경 관찰법 ... 114
4.11 결정립 크기의 결정 ... 119
요약 ... 121
주요 용어 및 개념 ... 122
참고문헌 ... 123
연습문제 ... 123
제5장 확산 ... 127
5.1 서론 ... 128
5.2 확산 기구 ... 130
5.3 정상 상태 확산 ... 131
5.4 비정상 상태 확산 ... 134
5.5 확산에 영향을 미치는 요소 ... 138
5.6 기타 확산 경로 ... 147
요약 ... 147
주요 용어 및 개념 ... 147
참고문헌 ... 148
연습문제 ... 148
제6장 금속의 기계적 성질 ... 153
6.1 서론 ... 154
6.2 응력 및 변형률의 개념 ... 155
탄성변형 ... 160
6.3 응력-변형률 거동 ... 160
6.4 의탄성 ... 163
6.5 재료의 탄성 성질 ... 164
소성변형 ... 167
6.6 인장 성질 ... 168
6.7 진응력과 진변형률 ... 176
6.8 소성변형 중의 탄성 회복 ... 179
6.9 압축, 전단 및 비틀림 변형 ... 180
6.10 경도 ... 181
성질의 다양성과 설계/안전 계수 ... 187
6.11 재료 성질의 다양성 ... 187
6.12 설계/안전 계수 ... 190
요약 ... 192
주요 용어 및 개념 ... 194
참고문헌 ... 194
연습문제 ... 194
제7장 전위와 강화 기구 ... 203
7.1 서론 ... 204
전위와 소성변형 ... 204
7.2 기본 개념 ... 205
7.3 전위의 특성 ... 207
7.4 슬립계 ... 209
7.5 단결정의 슬립 ... 211
7.6 다결정 재료의 소성변형 ... 215
7.7 쌍정에 의한 변형 ... 217
금속의 강화 기구 ... 218
7.8 결정립 미세화에 의한 강화 ... 219
7.9 고용체 강화 ... 221
7.10 변형 경화 ... 223
회복, 재결정 및 결정립 성장 ... 226
7.11 회복 ... 227
7.12 재결정 ... 227
7.13 결정립 성장 ... 232
요약 ... 234
주요 용어 및 개념 ... 235
참고문헌 ... 235
연습문제 ... 235
제8장 파손 ... 241
8.1 서론 ... 242
파괴 ... 242
8.2 파괴의 기초 ... 242
8.3 연성 파괴 ... 243
8.4 취성 파괴 ... 246
8.5 파괴역학의 기본 원리 ... 250
8.6 충격 파괴 시험 ... 259
피로 ... 264
8.7 응력 사이클 ... 265
8.8 S-N 곡선 ... 267
8.9 균열 생성과 균열 전파 ... 270
8.10 피로 수명에 영향을 주는 인자 ... 272
8.11 환경 효과 ... 275
크리프 ... 276
8.12 일반적인 크리프 거동 ... 277
8.13 응력 및 온도 효과 ... 278
8.14 데이터 외삽법 ... 280
8.15 고온용 합금 ... 282
요약 ... 283
주요 용어 및 개념 ... 285
참고문헌 ... 286
연습문제 ... 286
제9장 상태도 ... 293
9.1 서론 ... 294
정의 및 기본 개념 ... 294
9.2 용해 한도 ... 295
9.3 상 ... 296
9.4 미세조직 ... 296
9.5 상평형 ... 297
9.6 단일 성분(1원) 상태도 ... 298
2원 상태도 ... 299
9.7 2원 전율고용체계 ... 300
9.8 상태도 설명 ... 302
9.9 전율고용체 합금의 미세조직 ... 307
9.10 전율고용체 합금의 기계적 성질 ... 311
9.11 2원 공정계 ... 312
9.12 공정 합금의 미세조직 ... 319
9.13 중간상 및 중간 화합물을 갖는 평형 상태도 ... 327
9.14 공석 반응과 포정 반응 ... 329
9.15 정융 상변태 ... 330
9.16 세라믹과 3원 상태도 ... 331
9.17 Gibbs의 상률 ... 332
철-탄소 계 ... 335
9.18 철-철탄화물(Fe-Fe₃C)상태도 ... 335
9.19 철-탄소 합금의 미세조직 ... 339
9.20 기타 합금 원소의 영향 ... 348
요약 ... 349
주요 용어 및 개념 ... 350
참고문헌 ... 351
연습문제 ... 351
제10장 금속의 상변태 : 미세구조 및 기계적 성질의 변화 ... 359
10.1 서론 ... 360
상변태 ... 360
10.2 기본 개념 ... 360
10.3 상변태 속도론 ... 361
10.4 준안정 상태와 평형 상태 ... 373
철-탄소 합금에서 미세구조와 성질의 변화 ... 374
10.5 등온 변태도 ... 374
10.6 연속 냉각 변태도 ... 387
10.7 철-탄소 합금의 기계적 성질 ... 390
10.8 템퍼링된 마텐자이트 ... 396
10.9 철-탄소 합금의 상변태 복습 ... 399
요약 ... 404
주요 용어 및 개념 ... 405
참고문헌 ... 405
연습문제 ... 405
제11장 금속 합금 ... 413
11.1 서론 ... 414
금속 합금의 형태 ... 414
11.2 철합금 ... 415
11.3 비철합금 ... 429
금속의 가공 ... 440
11.4 성형 작업 ... 441
11.5 주조 ... 443
11.6 기타의 방법 ... 445
금속의 열처리 공정 ... 447
11.7 어닐링 공정 ... 447
11.8 강의 열처리 ... 450
11.9 석출 경화 ... 462
요약 ... 470
주요 용어 및 개념 ... 471
참고문헌 ... 472
연습문제 ... 473
제12장 세라믹 재료의 구조와 특성 ... 479
12.1 서론 ... 480
세라믹 구조 ... 480
12.2 결정 구조 ... 481
12.3 규산염 세라믹 ... 493
12.4 탄소 ... 498
12.5 세라믹 결함 ... 503
12.6 이온성 화합물에서의 확산 ... 509
12.7 세라믹 상태도 ... 509
기계적 성질 ... 514
12.8 세라믹의 취성 파괴 ... 514
12.9 응력-변형률 거동 ... 519
12.10 소성변형 기구 ... 522
12.11 기타 기계적 고려 사항 ... 524
요약 ... 526
주요 용어 및 개념 ... 528
참고문헌 ... 528
연습문제 ... 529
제13장 세라믹의 응용 및 제조 공정 ... 535
13.1 서론 ... 536
세라믹의 형태와 응용 ... 536
13.2 유리 ... 536
13.3 글라스-세라믹 ... 537
13.4 점토 제품 ... 539
13.5 내화물 ... 540
13.6 연마제 ... 542
13.7 시멘트 ... 543
13.8 첨단 세라믹 ... 545
세라믹의 제조 및 공정 ... 548
13.9 유리의 제조 및 공정 ... 549
13.10 점토 제품의 제조와 공정 ... 555
13.11 분말 압축 ... 561
13.12 테이프 캐스팅 ... 563
요약 ... 564
주요 용어 및 개념 ... 566
참고문헌 ... 566
연습문제 ... 567
제14장 폴리머의 구조 ... 571
14.1 서론 ... 572
14.2 탄화수소 분자 ... 573
14.3 폴리머 분자 ... 575
14.4 폴리머 분자의 화학 ... 576
14.5 분자량 ... 582
14.6 분자 형상 ... 585
14.7 분자 구조 ... 587
14.8 분자 배열 ... 589
14.9 열가소성 및 열경화성 고분자 재료 ... 593
14.10 공중합체 ... 594
14.11 폴리머 결정성 ... 596
14.12 폴리머 결정 ... 600
14.13 폴리머 내의 결함 ... 603
14.14 고분자 재료 내의 확산 ... 603
요약 ... 607
주요 용어 및 개념 ... 608
참고문헌 ... 609
연습문제 ... 609
제15장 폴리머의 특성, 응용 및 제조 ... 613
15.1 서론 ... 614
기계적 및 열적 특성 ... 614
15.2 응력-변형률 거동 ... 614
15.3 거시변형 ... 617
15.4 점탄성 ... 618
15.5 폴리머의 파괴 ... 623
15.6 기타 특성 ... 625
폴리머의 변형 및 강화 기구 ... 627
15.7 반결정질 폴리머의 소성변형 ... 627
15.8 반결정질 폴리머의 기계적 성질에 영향을 미치는 인자 ... 628
15.9 탄성체의 변형 ... 634
결정화, 용융 및 유리 천이 현상 ... 637
15.10 결정화 ... 638
15.11 용융 ... 638
15.12 유리 천이 ... 639
15.13 용융 및 유리 천이 온도 ... 640
15.14 용융 및 유리 천이 온도에 영향을 미치는 인자 ... 641
폴리머 형태 ... 644
15.15 플라스틱 ... 644
15.16 탄성체 ... 648
15.17 섬유 ... 650
15.18 기타 용도 ... 651
15.19 첨단 폴리머 재료 ... 653
폴리머의 용도와 제조 ... 657
15.20 중합 ... 658
15.21 폴리머 첨가제 ... 661
15.22 성형 기술 ... 663
15.23 탄성체의 제조 ... 666
15.24 섬유와 필름의 제조기법 ... 666
요약 ... 668
주요 용어 및 개념 ... 671
참고문헌 ... 671
연습문제 ... 672
제16장 복합재료 ... 677
16.1 서론 ... 678
입자 강화 복합재료 ... 680
16.2 과립 복합재료 ... 681
16.3 분산 강화 복합재료 ... 685
섬유 강화 복합재료 ... 686
16.4 섬유 길이의 영향 ... 686
16.5 섬유 방향성과 부피 분율의 영향 ... 687
16.6 섬유 재료 ... 699
16.7 기지상 ... 700
16.8 폴리머 기지 복합재료 ... 701
16.9 금속 기지 복합재료 ... 709
16.10 세라믹 기지 복합재료 ... 710
16.11 탄소-탄소 복합재료 ... 712
16.12 하이브리드 복합재료 ... 713
16.13 섬유 강화 복합재료의 제조 ... 713
구조용 복합재료 ... 717
16.14 층상 복합재료 ... 717
16.15 샌드위치 패널 ... 718
요약 ... 720
주요 용어 및 개념 ... 723
참고문헌 ... 723
연습문제 ... 723
제17장 재료의 부식과 열화 ... 729
17.1 서론 ... 730
금속의 부식 ... 731
17.2 전기화학적 고려 사항 ... 731
17.3 부식률 ... 741
17.4 부식률의 예측 ... 742
17.5 부동태 ... 751
17.6 환경 효과 ... 753
17.7 부식 형태 ... 754
17.8 부식 환경 ... 764
17.9 부식 방지 ... 765
17.10 산화 ... 768
세라믹 재료의 부식 ... 772
폴리머의 열화 ... 772
17.11 부풀음과 용해 ... 773
17.12 결합 파괴 ... 775
17.13 풍화 작용 ... 777
요약 ... 778
주요 용어 및 개념 ... 780
참고문헌 ... 780
연습문제 ... 781
제18장 재료의 전기적 성질 ... 787
18.1 서론 ... 788
전기 전도 ... 788
18.2 옴의 법칙 ... 788
18.3 전기 전도율 ... 789
18.4 전자 및 이온 전도 ... 790
18.5 고체의 에너지 밴드 구조 ... 791
18.6 원자 결합 및 에너지 밴드 모델에 의한 전도 ... 794
18.7 전자 이동도 ... 796
18.8 금속의 전기 비저항 ... 798
18.9 상용 합금의 전기적 특성 ... 801
반전도율 ... 804
18.10 진성 반도체 ... 804
18.11 외인성 반도체 ... 808
18.12 온도 변화가 운반자 농도에 미치는 영향 ... 813
18.13 운반자 이동도에 영향을 미치는 인자들 ... 815
18.14 홀 효과 ... 820
18.15 반도체 소자 ... 822
이온 세라믹과 폴리머에서의 전기 전도 ... 830
18.16 이온 재료에서의 전도 ... 830
18.17 폴리머의 전기적 특성 ... 832
유전체 거동 ... 833
18.18 커패시턴스 ... 833
18.19 전기장 벡터와 분극 ... 836
18.20 분극의 유형 ... 840
18.21 유전 상수에 영향을 미치는 주파수 ... 842
18.22 절연 내역 ... 843
18.23 유전체 재료 ... 844
재료의 다른 전기적 특성 ... 844
18.24 강 유전성 ... 844
18.25 압전기 ... 846
요약 ... 847
주요 용어 및 개념 ... 849
참고문헌 ... 850
연습문제 ... 850
제19장 열적 성질 ... 859
19.1 서론 ... 860
19.2 열용량 ... 860
19.3 열팽창 ... 864
19.4 열전도율 ... 867
19.5 열응력 ... 873
요약 ... 876
주요 용어 및 개념 ... 877
참고문헌 ... 877
연습문제 ... 877
제20장 자기적 성질 ... 883
20.1 서론 ... 884
20.2 기본 개념 ... 884
자기장 벡터 ... 886
20.3 반자성과 상자성 ... 890
20.4 강자성 ... 892
20.5 반강자성과 페리 자성 ... 894
20.6 자기 거동에 미치는 온도의 영향 ... 899
20.7 도메인과 자기이력 ... 900
20.8 자기 이방성 ... 905
20.9 연자성체 ... 907
20.10 경자성체 ... 910
20.11 자기 저장 ... 914
20.12 초전도성 ... 918
요약 ... 922
연습문제 ... 925
참고문헌 ... 924
주요 용어 및 개념 ... 924
제21장 광학적 성질 ... 931
21.1 서론 ... 932
기본 개념 ... 932
21.2 전자기 복사선 ... 932
21.3 고체와 빛의 상호작용 ... 935
21.4 원자와 전자적 상호작용 ... 936
전자 분극 ... 936
전자 천이 ... 936
금속의 광학적 성질 ... 937
비금속의 광학적 성질 ... 939
21.5 굴절 ... 939
21.6 반사 ... 941
21.7 흡수 ... 942
21.8 투과 ... 946
21.9 색 ... 947
21.10 절연체의 불투명과 반투명 ... 949
광학 현상의 응용 ... 950
21.11 발광 ... 950
21.12 광전도도 ... 951
21.13 레이저 ... 954
21.14 통신에서의 광섬유 ... 959
요약 ... 963
참고문헌 ... 965
주요 용어 및 개념 ... 964
연습문제 ... 965
제22장 재료선정과 설계 고려사항 ... 969
22.1 서론 ... 970
비틀림 응력을 받는 원통형 샤프트의 재료 선정 ... 971
22.2 강도 고려사항-비틀림 응력을 받는 샤프트 ... 971
22.3 기타 성질에 대한 고려사항 및 최종결정 ... 977
자동차 밸브 스프링 ... 978
22.4 스프링 변형기구 ... 978
22.5 밸브 스프링 설계 및 재료 요구조건 ... 979
22.6 사용빈도가 높은 합금강 ... 983
자동차 후방축 파손 ... 986
22.7 서론 ... 986
22.8 시험 절차 및 결과 ... 987
22.9 토의 ... 994
인공 골반 이식 ... 994
22.10 골반 관절의 해부학 ... 994
22.11 재료의 요구 조건 ... 997
22.12 사용되는 재료 ... 999
화학물 보호용 의류 ... 1002
22.13 서론 ... 1002
22.14 염화 메틸을 다루기 위한 CPC 소재의 설계 ... 1002
집적회로 패키지용 재료 ... 1005
22.15 서론 ... 1005
22.16 리드프레임 설계와 재료 ... 1007
22.17 다이 결합 ... 1010
22.18 도선 접합 ... 1010
22.19 패키지 봉착 ... 1013
22.20 테이프 자동화 접착 ... 1015
요약 ... 1018
참고문헌 ... 1019
설계 질문과 문제 ... 1020
제23장 재료과학과 공학에서 일어나는 경제ㆍ환경ㆍ사회 문제 ... 1025
23.1 서론 ... 1026
경제적 고려 ... 1026
23.2 부품 설계 ... 1027
23.3 재료 ... 1028
23.4 제조 기법 ... 1028
환경 및 사회적 고려 ... 1028
23.5 재료과학과 공학에 있어서 재활용 문제 ... 1031
요약 ... 1035
참고문헌 ... 1035
설계문제 ... 1036
부록 A 국제 단위계 ... 1037
부록 B 원소의 전자 배열 ... 1039
부록 C 선택된 공학 재료들에 대한 가격과 상대 가격 ... 1073
부록 D 일반적인 폴리머에 대한 단일체(mer)의 구조 ... 1079
부록 E 일반적인 폴리머에 대한 유리 천이와 녹는점 ... 1085
용어해설 ... 1087
해답 ... 1107
찾아보기 ... 1113
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