材料科学基础[电子资源.图书]

引论1

01关于材料的基本知识1

011材料与物质1

012材料的分类1

02材料发展与人类文明3

021材料发展古代史3

022材料发展近代史4

03材料结构与性能的共性问题6

031材料结构共性问题6

032材料性能共性问题8

04材料科学的形成和发展9

041“材料科学”概念的提出9

042科学技术的发展与材料科学的建立9

043从细分到综合——材料科学与工程（MSE）简介10

044材料科学与工程(MSN)的要素模型13

05材料科学的本质属性14

051材料科学是多学科交叉、渗透和融合的成果14

052材料科学内各学科的相互交叉、移植、渗透和借鉴14

053材料科学是与实践紧密结合的科学15

054高新技术在各类材料的研究中得到广泛应用16

055材料科学是一个正在发展中的学科16

06材料科学的地位与任务16

07材料科学研究的方法17

071基本研究方法17

072系统研究方法18

073材料设计（计算)与一体化技术19

08材料科学的展望21

081总体发展趋势21

082开发新材料发展高技术产业21

083提升传统材料的技术含量21

084发展材料制备与检测技术22

085发展绿色材料科学技术22

086软物质——21世纪的前沿课题22

本章小结24

本章重点25

练习题25

参考文献26

第1章固体材料的结构基础知识27

11原子结构及键合27

111原子结构27

112键合30

12晶体学基础知识38

121晶体的结构特征和基本性质38

122晶体的宏观对称和晶体分类40

123晶体定向和晶面符号42

124布拉维格子44

125晶体的微观对称和空间群46

13固体材料的表面与晶界结构49

131固体材料的表面特性及表面结构49

132晶态固体材料中的晶界结构55

133多晶体的显微组织变化58

134固体材料的相界面行为59

14稳定态结构与亚稳态结构71

141稳定态结构与亚稳态结构的定义71

142结构形成的热力学条件和动力学条件71

本章小结73

本章重点73

练习题73

参考文献74

第２章晶体结构与缺陷75

21晶体化学基本原理75

２11原子半径与离子半径75

212球体最紧密堆积原理76

213配位数与配位多面体78

22典型金属的晶体结构79

221金属的晶体结构79

222点阵常数80

23离子晶体的晶体结构81

231离子晶体的主要特点81

232鲍林规则81

233离子极化82

24共价晶体的晶体结构83

241共价晶体的主要特点83

242典型共价晶体的结构83

25晶体缺陷84

251晶体结构缺陷的类型84

252热缺陷浓度计算86

253线缺陷（位错）88

本章小结89

本章重点90

练习题90

参考文献90

第３章材料的相结构及相图91

3保辈牧系南嘟峁91

311固溶体91

312中间相95

32二元系相图103

321固溶体的类型103

322杠杆规则104

323二元系相图的热力学性质105

324二元系相图的吉布斯自由能110

325共晶型二元系115

326同晶型二元系(完全互溶型二元系)116

327固溶型二元系117

328偏晶型二元系118

329化合物型二元系120

3210有晶型转变的二元系122

３保橙元相图125

331三元相图成分表示方法126

332三元相图的空间模型127

333三元相图的截面图和投影图128

334三元相图中的杠杆定律及重心定律129

３保聪嗤既攘ρЩ础131

341相图热力学基本概念131

342Gibbs自由能曲面134

343单变度曲线与无变度点的稳定性136

344Schreinemakers线锥的基本性质138

本章小结139

本章重点140

练习题140

参考文献140

第４章材料的相变142

41相变的概念及其分类142

411相变的基本概念142

412一些典型的相变142

413相变的分类149

42相变动力学160

43相变热力学164

431相变热力学164

432重要的热力学函数164

433Landua理论简介165

434Landua理论在热力学相变中的应用168

本章小结169

本章重点170

练习题170

参考文献170

第5章金属材料的结构特征171

51纯金属的凝固及结晶171

511晶体凝固的热力学条件171

512晶体长大177

513结晶动力学及凝固组织179

514纯金属的界面不稳定性182

515纯金属凝固微观组织183

52单相固溶体的凝固及结晶184

521匀晶相图184

522固溶体凝固185

53两相共晶体的凝固及结晶188

531共晶凝固理论188

532共晶相图及其合金凝固195

本章小结200

本章重点200

练习题200

参考文献201

第6章无机非金属材料的结构特征202

６保蔽藁非金属材料的显微结构202

６11基本特征202

６12化学键合203

６13正负离子的堆积方法203

６14典型无机化合物晶体结构203

６保补杷嵫尾牧系木体结构209

６21硅酸盐材料的结构特征及其分类209

６22岛状结构210

６23组群状结构210

６24链状结构211

６25层状结构212

６26架状结构214

６保橙厶寮胺蔷态固体的结构217

６31熔体的结构模型217

６32熔体的性质218

６33非晶态固体的结构特征与表征221

６34玻璃的概念与通性222

６35玻璃的结构理论223

６36玻璃化条件225

本章小结229

本章重点230

练习题230

参考文献231

第7章高分子材料的结构特征232

71高分子链的近程结构（near瞨ange structure）233

711结构单元的化学组成233

712结构单元的连接方式234

713高分子链的几何形状238

714高分子链的构型240

72高分子链的远程结构（long瞨ange structure）242

721高分子的大小243

722高分子链的柔顺性（flexibility）244

73高分子材料的结晶态258

731高分子结晶特点258

732晶态高分子的形态259

733晶态高分子分子链的堆砌266

734高分子晶态结构的模型267

735高分子材料的结晶度268

74高分子材料的非晶态272

741无规线团结构模型及证据273

742折叠链缨状胶束粒子模型及证据273

75高分子材料的取向273

751取向现象（orientation）273

752取向方式274

753取向度——取向的程度275

76高分子材料的混合体系的织态构造276

761高分子材料混合体系276

762高分子的相容性（miscibility, compatibility）276

763非均相高分子材料混合体系的织态结构 277

77高分子材料的液晶态结构278

771高分子液晶的特点278

772高分子液晶的基本性质279

773高分子液晶的应用281

本章小结282

本章重点282

练习题282

参考文献284

第8章复合材料的结构特征285

81复合材料的定义及形态分类285

811复合材料的定义285

812复合材料的基本特点285

813复合材料的分类286

814复合材料的结构层次288

82复合材料复合原理289

821单向复合材料工程弹性常数的预测289

822单向复合材料强度的预测290

823复合材料的复合原理应用291

83复合材料的界面292

831复合材料界面的基本概念293

832聚合物基复合材料的界面295

833金属基复合材料的界面296

834陶瓷基复合材料的界面299

84复合材料的强化和韧化理论301

841增强材料的表面处理301

842纤维的增强作用304

843纤维的增韧作用304

85复合材料结构设计的理论基础305

851复合材料结构设计过程305

852复合材料结构设计条件306

853材料设计306

本章小结309

本章重点309

练习题309

参考文献309

第９章材料的力学性能311

９保绷ρ性能概论311

９11单向静拉伸试验和应力灿Ρ渫311

912弹性变形及其性能指标313

913非理想弹性与内耗316

914塑性变形及其性能指标320

915断裂324

916硬度328

917韧度329

918材料的疲劳性能334

919蠕变335

9110磨损与耐磨性336

92高分子材料的力学性能336

921高分子材料的力学状态337

922高分子材料的应力灿Ρ湫形339

９23高分子材料的高弹性与黏弹性340

924高分子材料的静态黏弹性——蠕变与应力松弛341

925高分子材料的动态黏弹性——滞后与内耗343

926高分子材料的强度343

927高分子材料的韧性344

928高分子材料减摩、耐磨性344

９保掣春喜牧系牧ρ性能特征345

931力学性能共性345

932主要复合材料的力学性能346

９4力学性能综合348

941密度348

942弹性模量348

943屈服强度350

944比强度351

945断裂韧性351

本章小结352

本章重点352

练习题353

参考文献353

第10章材料的物理性能和化学性能355

101材料的电性能355

1011固体材料中的电子能带结构基本理论355

1012导电体与电阻率358

1013绝缘体和介电性能361

1014半导体367

1015超导体369

102材料的磁性能372

1021磁性的量度372

1022材料的各类磁性373

1023磁化与退磁化374

1024磁性材料374

103材料的热性能377

1031热能和热容377

1032热膨胀378

1033热传导379

1034热应力379

104材料的光学性能381

1041光的本质381

1042金属材料的光学性质384

1043非金属材料的光学性质384

1044发光387

1045光导纤维（光纤）388

1046激光材料388

105材料的抗腐蚀和耐老化性能390

1051材料的腐蚀性能390

1052腐蚀速率的表示方法391

1053提高耐腐蚀性途径392

1054高分子材料的老化393

本章小结393

本章重点395

练习题395

参考文献395

第11章材料的制备、强化与韧化397

111材料制备的基本原理及方法397

1111金属材料的制备397

1112无机非金属材料的制备401

1113高分子材料的制备合成408

1114复合材料的制备410

1115现代工程材料的特殊制备413

112材料强化基本原理和方法418

1121材料强化基本原理418

1122金属材料强化基本原理及途径421

1123高分子材料强化基本原理及途径423

113材料韧化基本原理与方法425

1131材料韧化基本原理425

1132金属材料的韧化430

1133无机非金属材料的韧化431

1134高分子材料韧化433

本章小结434

本章重点435

练习题435

参考文献436

附录晶体结构的230种空间群437