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