علم مواد در چند دهه گذشته زمینه تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است. محور اصلی این پیشرفت آن است که خواص و رفتار مواد به ساختار داخلی آن‎ها بستگی نزدیک دارد. درنتیجه برای بهبود خواص باید تغییرات مناسبی در ساختار داخلی ایجاد شود. همچنین این علم، رفتار ماده را به پیوندهای شیمیایی مانند یونی، کووالانت، فلزی، هیدروژنی و ویژگی­های ریزساختاری ماده نظیر اندازه دانه و توزیع آن، مرزدانه، نابجایی، عیوب بلوری و ترکیب شیمیایی و مینرالی پدید آمده در فرآیند پخت و انجام تغییرات چند ریختی و نحوه آرایش اتم­ها در سیستم­های تبلور نسبت می­دهد.

با توجه به پیشرفت­های روزافزون تکنولوژی در زمینه­های برق، الکترونیک، مخابرات، پزشکی، وسایل حمل و نقل، پتروشیمی، صنایع نظامی، کشاورزی و ... اهمیت مواد مهندسی مختلف در ساخت ماشین­آلات، تجهیزات و قطعات، از ابعاد بسیار کوچک در حد کمتر از میکرومتر در صنایع پیشرفته الکترونیکی تا ابعاد بسیار بزرگ در کشتی­های عظیم، هر روز آشکارتر می­شود. از این­رو لازم است متخصصین رشته­های فنی و مهندسی، شناخت اصولی از خواص مواد و چگونگی رفتار آن‎ها در شرایط مختلف محیط کار داشته باشند و با فراگیری اصول و فرآیندهای مناسب­تر بتوانند خواص مواد را به خواص مورد نیاز برای کاربردهای خاص نزدیک­تر سازند.

این کتاب در هشت فصل ویژه دانشجویان رشته مهندسی صنایع، مهندسی مواد و علم مواد تألیف و سعی شده است مطالب مختصر و مفید مربوط به علم مواد در این کتاب گنجانده شود.

1-1. مقدمه. 3

1-2. طبقه‎بندی مواد. 6

1-2-1. مواد فلزی.. 6

1-2-1-1. آهن و آلیاژهای آهنی.. 7

1-2-1-2. فلزات و آلیاژهای غیرآهنی.. 9

1-2-2. مواد غیرفلزی معدنی (سراميكی) 10

1-2-2-1. سیمان و بتن.. 13

1-2-2-2. شیشه‎های معدنی غیرفلزی.. 13

1-2-3. مواد پلیمری (مواد مصنوعی) 14

1-2-4. مواد مختلط یا کامپوزیت‏ها 17

1-2-4-1. طبقه‎بندی کامپوزیت‌ها بر مبنای فاز زمینه. 19

1-2-4-2. طبقه‎بندی کامپوزیت‎ها بر مبنای فاز تقویت‎کننده 20

1-2-5. مواد نیمه هادی.. 24

1-3. طبقه‎بندی مواد از نظر کاربرد. 24

1-3-1. هوافضا 25

1-3-2. زیستی- پزشکی.. 25

1-3-3. مواد الکترونیکی.. 25

1-3-4. فناوری انرژی و فناوری محیطی.. 26

1-3-5. مواد مغناطیسی.. 26

1-3-6. مواد نوری یا فوتونی.. 27

1-3-7. مواد هوشمند. 27

1-3-8. مواد ساختمانی.. 28

1-4. طبقه بندی مواد بر اساس ساختار 28

2-1. مقدمه. 31

2-2. ساختمان اتمی.. 32

2-3. ساختمان الکترونی اتم. 33

2-4. جدول تناوبی.. 37

2-5. پیوندهای بین اتمی.. 38

2-5-1. پیوند فلزی.. 39

2-5-2. پیوند یونی.. 40

2-5-3 . پیوند کووالانسی.. 41

2-5-4. پیوند واندروالس... 42

2-6. انرژی پیوندی.. 43

3-1. مقدمه. 48

3-2. ساختار کریستالی.. 49

3-3. سیستم‌های بلوری.. 50

3-4. نقاط، جهات و صفحات در واحد شبکه. 55

3-4-1. مختصات نقاط.. 55

3-4-2. اندیس میلر جهات کریستالی.. 55

3-4-3. اندیس میلر صفحات.. 58

3-5. ساختار کریستالی فلزات.. 61

3-5-1. ساختار کریستالی مکعب ساده (SC) 61

3-5-2. ساختار مکعبی مرکز پر (BCC) 62

3-5-3. ساختار مکعبی وجوه مرکزدار (FCC) 63

3-6. ضریب تراکم. 64

3-6-1. فاکتور تراکم اتمی ساختار  BCC. 65

3-6-2. فاکتور تراکم اتمی ساختار  FCC. 65

3-7. چگالی اتمی خطی و صفحه‎ای.. 66

4-1. مقدمه. 70

4-2. عیوب نقطه‌ای.. 70

4-2-1. عیب جای خالی.. 70

4-2-2. عیب بین‏نشینی.. 70

4-2-3. عیب جانشینی.. 71

4-2-4. عیب فرانکل.. 72

4-2-5. عیب شاتکی.. 72

4-3. عیوب خطی.. 73

4-4. عیوب صفحه‌ای (فصل مشترکی) 74

4-4-1. عیوب لایه‌ای.. 74

4-4-2. مرزدانه. 75

4-5. عیوب حجمی.. 75

4-6. سیستم‎های فازی.. 76

4-7. دیاگرام‌های فازی.. 77

4-7-1. دیاگرام‌های فازی تک‎جزئی.. 77

4-7-2. دیاگرام فازی دوتایی.. 79

4-8 . اطلاعات قابل استخراج از دیاگرام‎های فازی.. 80

5-1. مقدمه. 85

5-2. رفتار الاستیک و پلاستيك... 85

5-2-1. مدول الاستیسیته. 86

5-3 . رفتار الاستیک-پلاستیک یکنواخت.. 86

5-4. سختی.. 87

5-4-1. سختی موس... 87

5-4-2. سختی برینل.. 89

5-4-3. سختی ویکرز 89

5-4-4. سختی نوپ.. 90

5-5. خستگی در مواد. 91

5-6. خزش در مواد. 92

6-1. مقدمه. 95

6-2. خواص الکتریکی.. 95

6-2-1. مواد رسانا 95

6-2-2. مواد نارسانا 96

6-2-3. مواد نيمه‌رسانا 97

6-3. خواص مغناطیسی مواد. 98

6-3-1. مواد پارامغناطیس... 99

6-3-2. مواد دیامغناطیس... 99

6-3-3. مواد فرومغناطیس... 100

6-4. خواص نوری.. 100

6-5. خواص حرارتی.. 102

7-1. مقدمه. 107

7-2. تعریف خوردگی.. 107

7-3. انواع خوردگی.. 109

7-3-1. خوردگی یکنواخت.. 111

7-3-2. خوردگی گالوانیک... 111

7-3-3. خوردگی حفره‌ای.. 112

7-3-4. خوردگی شیاری.. 113

7-3-5. خوردگی بین‎دانه‌ای.. 114

7-3-6. خوردگی سایشی.. 115

7-3-7. خوردگی تنشی.. 116

7-4. روش‌های پیش‌گیری یا کنترل خوردگی.. 117

7-4-1. حفاظت کاتدی.. 117

7-4-2. حفاظت آندی.. 118

7-4-3. مواد ممانعت‌کننده 119

7-4-4. پوشش‌ها 120

8-1. مقدمه. 124

8-2. نانو چیست؟ 124

8-3. نانو ذرات.. 126

8-3-1. روش‏های تولید نانو ذرات.. 127

8-3-2. تعیین مشخصات.. 129

8-4. خواص مواد نانوساختار 129

8-5. برخی از کاربردهای نانومواد و نانوتکنولوژی.. 131

8-5-1. نانوسرامیک... 132

8-5-2. نانوپزشکی.. 133

8-5-3. نانو نساجی.. 135

مراجع138