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材料科学基础(第2版)

“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材

作者:
余永宁
定价:
72.00元
ISBN:
978-7-04-035103-3
版面字数:
1260.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
出版时间:
2018-12-07
读者对象:
高等教育
一级分类:
材料类
二级分类:
材料类专业课
三级分类:
材料概论

本书为北京市高等教育精品教材立项项目教材。

本书注重材料科学与工程专业宽口径培养的特点,在原有体系上进行了较大的修改。本书在编写中侧重基础性内容,同时适当反映学科前沿的最新进展;在内容上尽量涵盖金属、无机非金属及高分子等材料,并尽量兼顾结构材料与功能材料,从学科的基础层面上对各类材料进行综合与融合。书中引入大量例题,以解释、说明基本概念和原理。

全书分为12章,包括晶体学基础,固体材料中的电子运动状态,晶体结构,非晶态与半晶态,相图,有序介质中的点缺陷和线缺陷,面缺陷和体缺陷,固体中原子的扩散,材料的形变,相变的基本原理,凝固,固态转变等。

本书可作为普通高等学校本科材料类专业的专业基础课教材,也可供研究生及相关人员选用。

  • 1 晶体学基础
    • 1.1 晶体的基本特征
    • 1.2 晶体结构和点阵
    • 1.3 对称性
      • 1.3.1 对称变换(操作)
      • 1.3.2 对称变换的解析式
      • 1.3.3 点对称变换(操作)
    • 1.4 晶系和点阵几何
      • 1.4.1 空间点阵类型(晶系)
      • 1.4.2 布喇菲点阵
      • 1.4.3 晶向指数(方向指数)
      • 1.4.4 晶面指数
      • 1.4.5 晶带及晶带定律
      • 1.4.6 六方(和三方)晶系四轴坐标系的方向指数及平面指数
      • 1.4.7 倒易点阵
      • 1.4.8 倒易矢量在晶体学几何关系中的应用
    • 1.5 极射赤面投影
      • 1.5.1 球面投影
      • 1.5.2 极射投影
      • 1.5.3 吴氏网和极网
      • 1.5.4 标准投影图
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 2 固体材料中的电子运动状态
    • 2.1 电子的波动性与孤立原子中的电子态
      • 2.1.1 电子的波动性
      • 2.1.2 孤立原子中的电子态
      • 2.1.3 量子力学基本原理
      • 2.1.4 微观粒子的角动量
      • 2.1.5 多粒子体系
    • 2.2 金属中电子态的量子自由电子理论
      • 2.2.1 量子自由电子理论的要点
      • 2.2.2 量子自由电子理论
      • 2.2.3 金属中自由电子的状态
      • 2.2.4 自由电子运动状态的k 空间描述
      • 2.2.5 能态密度N(E)
      • 2.2.6 费米-狄拉克(Fermi-Dirac)分布律
      • 2.2.7 金属中自由电子体系的状态
      • 2.2.8 费米能
      • 2.2.9 金属中自由电子的平均动能
      • 2.2.10 金属中自由电子的热容CeV
    • 2.3 周期势场中的电子状态
      • 2.3.1 布洛赫(Bloch)定理
      • 2.3.2 潘纳-克龙尼克模型
      • 2.3.3 周期方势垒势场中的电子态特征
      • 2.3.4 电子能量E 与波矢k 的关系
    • 2.4 固体中的电子能带
      • 2.4.1 电子能量与波矢的关系
      • 2.4.2 禁带与电子波的散射
      • 2.4.3 晶体的布里渊区
      • 2.4.4 能带间隙与能带重叠
      • 2.4.5 能带中的能态密度
      • 2.4.6 能带形成的定性解释
    • 2.5 固体材料的典型电子状态及应用
      • 2.5.1 传统金属材料
      • 2.5.2 半导体材料与绝缘体材料
      • 2.5.3 固体材料中特殊的电子态问题
    • 2.6 固体电子态理论的应用
      • 2.6.1 电子的跃迁过程及相关现象
      • 2.6.2 结合键类型与结合能曲线
      • 2.6.3 电子体系内能及相关现象
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 附录I 氢原子与类氢离子的径向波函数Rnl(r)表及球谐函数Ylm(θ,矱)表
    • 附录II 电磁波、声波频段、波长一览表
    • 参考文献
  • 3 晶体结构
    • 3.1 晶体结构分类和晶体结构符号
    • 3.2 原子(离子)堆垛和配位
      • 3.2.1 单质金属键原子的紧密堆垛和配位
      • 3.2.2 不同类金属原子的紧密堆垛和配位
      • 3.2.3 离子晶体的堆垛和配位
      • 3.2.4 共价晶体和分子晶体的堆垛和配位
    • 3.3 原子半径和离子半径
      • 3.3.1 原子半径
      • 3.3.2 离子半径
    • 3.4 单质的晶体结构
      • 3.4.1 面心立方结构
      • 3.4.2 密排六方结构
      • 3.4.3 体心立方结构
      • 3.4.4 非金属单质的晶体结构
    • 3.5 化合物和中间相的晶体结构
      • 3.5.1 金属键化合物结构
      • 3.5.2 具有离子性键的结构
      • 3.5.3 共价结构
    • 3.6 固溶体
      • 3.6.1 置换固溶体
      • 3.6.2 填隙固溶体
    • 3.7 同素异构和多形性
    • 3.8 准晶
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 4 非晶态与半晶态
    • 4.1 非晶态
      • 4.1.1 玻璃化温度
      • 4.1.2 玻璃态的形成
      • 4.1.3 非晶态结构的描述
      • 4.1.4 非晶态结构的硬球模型
    • 4.2 聚合物
      • 4.2.1 聚合物的命名和类型
      • 4.2.2 聚合物的相对分子质量
      • 4.2.3 聚合物的构型和构象
      • 4.2.4 弹性体
      • 4.2.5 聚合物凝聚态结构
    • 4.3 液晶
      • 4.3.1 液晶的分类
      • 4.3.2 液晶的结构
      • 4.3.3 液晶应用简介
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 5 相图
    • 5.1 吉布斯相律
    • 5.2 单元系的压力-温度图(p-T 图)
    • 5.3 二元系相图
      • 5.3.1 单相平衡和两相平衡
      • 5.3.2 三相平衡
      • 5.3.3 恒压二元相图中的中间化合物
      • 5.3.4 有序→无序转变以及磁性转变在相图中的表示
      • 5.3.5 恒压二元相图中相区的邻接关系
      • 5.3.6 一些二元相图示例
    • 5.4 三元系相图
      • 5.4.1 三元系相图成分表达
      • 5.4.2 在三元系中杠杆定律的应用
      • 5.4.3 三元相图中各类平衡的空间结构
      • 5.4.4 含稳定化合物的三元相图分割为简单的三元系
      • 5.4.5 三元相图简例
      • 5.4.6 三元相图应用示例
    • 5.5 相图热力学基础
      • 5.5.1 吉布斯自由能函数的表达式
      • 5.5.2 规则溶体模型
      • 5.5.3 用几何作图法求化学势
      • 5.5.4 用作吉布斯自由能公切线的方法构造相图
      • 5.5.5 固、液相完全互溶的体系
      • 5.5.6 溶解度间隙
      • 5.5.7 简单共晶系
      • 5.5.8 含有中间相的二元系
      • 5.5.9 超额吉布斯自由能数值对相图形貌的影响
    • 5.6 相图计算
      • 5.6.1 以体系吉布斯自由能最小为判据求平衡相成分
      • 5.6.2 以两相的化学势相等为判据求平衡(不一定是最稳定平衡)相成分
      • 5.6.3 相图合成的策略
    • 5.7 有关相图和热力学的资料
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 6 有序介质中的点缺陷和线缺陷
    • 6.1 点缺陷
      • 6.1.1 空位和自间隙原子
      • 6.1.2 离子晶体中的点缺陷
    • 6.2 线缺陷
      • 6.2.1 晶体中位错的几何特征
      • 6.2.2 位错的起源和位错的观察
      • 6.2.3 直位错的弹性应力场
      • 6.2.4 位错的能量
      • 6.2.5 各向异性弹性体中位错的弹性性质
      • 6.2.6 位错核心结构
      • 6.2.7 位错受力
      • 6.2.8 位错运动
      • 6.2.9 位错与位错以及位错与其他缺陷之间的交互作用
      • 6.2.10 位错的产生和增殖
      • 6.2.11 位错的塞积群
      • 6.2.12 典型晶体中的位错
      • 6.2.1 ch0 3 向错
    • 6.3 在晶态聚合物中的缺陷
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 7 面缺陷和体缺陷
    • 7.1 晶体表面
      • 7.1.1 表面张力和表面能
      • 7.1.2 表面的微观形貌
      • 7.1.3 表面弛豫和重构
      • 7.1.4 表面吸附与表面偏析
    • 7.2 平移界面
    • 7.3 晶界
      • 7.3.1 小角度晶界结构
      • 7.3.2 小角度晶界能量
      • 7.3.3 大角度晶界结构
      • 7.3.4 大角度晶界能量
      • 7.3.5 晶界平衡偏析
      • 7.3.6 晶界迁移
      • 7.3.7 嵌段共聚物的晶界
    • 7.4 相界面
    • 7.5 多晶体和多相材料的平衡形貌
    • 7.6 体缺陷
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 8 固体中原子的扩散
    • 8.1 扩散的唯象理论
      • 8.1.1 菲克定律
      • 8.1.2 扩散方程的解
    • 8.2 扩散机制
      • 8.2.1 间隙机制
      • 8.2.2 空位机制
      • 8.2.3 换位机制
      • 8.2.4 各种材料中的扩散机制
    • 8.3 扩散的微观理论
      • 8.3.1 原子跳跃与扩散系数
      • 8.3.2 随机行走与扩散距离
      • 8.3.3 相关效应
      • 8.3.4 扩散系数的微观意义
      • 8.3.5 讨论扩散的坐标系
      • 8.3.6 二元系的扩散
    • 8.4 高扩散率的通道
      • 8.4.1 沿晶界扩散
      • 8.4.2 沿位错扩散
      • 8.4.3 沿表面扩散
      • 8.4.4 高扩散率通道网络
    • 8.5 反应扩散
    • 8.6 离子晶体中的扩散
    • 8.7 在玻璃中的扩散
    • 8.8 聚合物中的扩散
    • 8.9 影响扩散系数的因素
      • 8.9.1 温度和压力
      • 8.9.2 材料的结构
      • 8.9.3 组元特性和化学成分
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 9 材料的形变
    • 9.1 弹性形变(晶体及弹性体的弹性形变)
      • 9.1.1 普弹性
      • 9.1.2 滞弹性
      • 9.1.3 高弹性
    • 9.2 单晶体的滑移
      • 9.2.1 滑移要素及滑移系
      • 9.2.2 滑移带和滑移线
      • 9.2.3 Schmid 定律
      • 9.2.4 交滑移
      • 9.2.5 多系滑移
      • 9.2.6 拉伸和压缩时晶体的转动
    • 9.3 起始塑性形变及流变应力
    • 9.4 单晶体的应力-应变曲线及加工硬化
      • 9.4.1 应力-应变曲线
      • 9.4.2 加工硬化理论
    • 9.5 形变孪晶
      • 9.5.1 孪晶几何
      • 9.5.2 面心立方结构晶体中的孪晶
      • 9.5.3 体心立方结构晶体中的孪晶
      • 9.5.4 六方结构晶体中的孪晶
      • 9.5.5 孪生的位错机制
      • 9.5.6 孪生的一般特点
    • 9.6 多晶体的塑性变形
      • 9.6.1 多晶体形变的特点
      • 9.6.2 形变过程的宏观应变协调
      • 9.6.3 形变过程宏观组织的变化
      • 9.6.4 形变过程的微观应变协调与微观组织变化
      • 9.6.5 影响冷形变金属和合金微观组织结构的因素
      • 9.6.6 晶粒尺寸强化
    • 9.7 形变织构
      • 9.7.1 晶体取向的描述
      • 9.7.2 取向分布的描述
      • 9.7.3 形变织构的类型
    • 9.8 金属形变后的残余内应力
    • 9.9 聚合物的形变
      • 9.9.1 温度对线性非晶态聚合物形变的影响
      • 9.9.2 热塑性聚合物的形变
      • 9.9.3 热固性塑料的形变
      • 9.9.4 聚合物中的织构/取向
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 10 相变的基本原理
    • 10.1 相变分类
    • 10.2 相变的热力学———相变驱动力
      • 10.2.1 纯组元多形性相变的驱动力
      • 10.2.2 脱溶转变的驱动力
    • 10.3 相变的形核
      • 10.3.1 形核的驱动力和核心成分
      • 10.3.2 相变的均匀形核
      • 10.3.3 相变的非均匀形核
    • 10.4 晶核的长大
      • 10.4.1 凝固时晶核的长大
      • 10.4.2 固态转变时晶核的长大
    • 10.5 转变动力学
    • 10.6 亚稳平衡过渡相的形成
    • 10.7 颗粒粗化———Ostwald熟化
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 11 凝固
    • 11.1 凝固的过冷与再辉
    • 11.2 单相固溶体凝固
      • 11.2.1 平衡凝固与非平衡凝固
      • 11.2.2 界面前沿的溶质原子再分布
      • 11.2.3 区域提纯
      • 11.2.4 液-固相界面形貌
      • 11.2.5 凝固微观组织
    • 11.3 共晶凝固和包晶凝固
      • 11.3.1 共晶的凝固
      • 11.3.2 包晶凝固
    • 11.4 铸锭的凝固
      • 11.4.1 铸锭的宏观组织
      • 11.4.2 凝固时的体积变化以及气孔、夹杂的形成
      • 11.4.3 铸锭组织的控制
      • 11.4.4 偏析
    • 11.5 熔焊及特殊凝固工艺
      • 11.5.1 熔焊
      • 11.5.2 快速凝固
      • 11.5.3 连续铸造
    • 11.6 玻璃体的形成与晶化
      • 11.6.1 玻璃材料的结晶
      • 11.6.2 玻璃体的晶化
      • 11.6.3 晶化控制技术
    • 11.7 聚合物的结晶
      • 11.7.1 聚合物熔体结构及特征
      • 11.7.2 聚合物结晶过程
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 12 固态转变
    • 12.1 合金的脱溶
      • 12.1.1 脱溶贯序、相关相结构及组织形貌
      • 12.1.2 Al-Cu 合金脱溶热力学分析
      • 12.1.3 其他材料中的脱溶贯序
      • 12.1.4 空位在脱溶过程中的作用
      • 12.1.5 时效硬化
      • 12.1.6 不连续脱溶(胞状脱溶)
    • 12.2 共析转变
      • 12.2.1 共析转变机制
      • 12.2.2 共析团生长速度
    • 12.3 块形转变
      • 12.3.1 块形转变的定义及转变特点
      • 12.3.2 块形转变的热力学条件
      • 12.3.3 块形转变的组织特点
    • 12.4 连续型转变
      • 12.4.1 调幅分解
      • 12.4.2 无序→有序转变
    • 12.5 无扩散型相变
      • 12.5.1 马氏体转变热力学
      • 12.5.2 马氏体转变的晶体学及唯象理论
      • 12.5.3 马氏体的形核与长大
      • 12.5.4 马氏体转变动力学
      • 12.5.5 陶瓷氧化锆中的马氏体转变
    • 12.6 回复和再结晶
      • 12.6.1 形变金属的回复
      • 12.6.2 形变晶体的再结晶
      • 12.6.3 再结晶后晶粒的长大
      • 12.6.4 有序合金的再结晶
      • 12.6.5 热加工过程的回复和再结晶
      • 12.6.6 无机材料的再结晶
      • 12.6.7 再结晶织构
    • 12.7 烧结过程
      • 12.7.1 固态烧结
      • 12.7.2 液相烧结和热压烧结
    • 总结
    • 关键术语
    • 练习题
    • 参考文献
  • 附 录
    • 附录A 元素的物理化学数据
    • 附录B 元素的原子及离子半径与单化学键的离子特性百分数
    • 附录C 常用物理常数
    • 附录D 元素周期表

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