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第一章材料科学概况1

§1-1材料科学的由来1

目录1

§1-2材料科学的任务2

§1-3材料科学与工程4

第二章原子结构和结合键8

§2-1材料结构的涵义8

§2-2元素周期表11

§2-3原子结构11

一、量子力学的几个基本概念12

二、原子核结构14

三、原子核外电子15

一、结合键的普遍性质20

§2-4结合键20

二、结合键的类型23

第三章固体材料中的原子排列30

一、原子的周期性排列30

二、晶面指数和晶向指数33

三、正格子空间和倒格子空间38

§3-1晶体学基础39

四、晶体中的密堆积41

五、晶态与非晶态的区别42

六、同素异构转变45

§3-2金属的结构46

一、纯金属的结构46

二、合金的结构54

§3-3无机非金属的结构61

一、简单的晶体结构62

二、复杂的晶体结构64

§3-4有机聚合物的结构70

一、有机聚合物的组成70

二、有机聚合物中的原子排列71

§3-5晶体缺陷76

一、点缺陷76

二、线缺陷（位错）78

三、面缺陷83

二、状态函数和过程函数89

一、热力学的特点89

§4-1热力学基础89

第四章平衡和相图89

三、热力学第一定律，内能，热函90

四、热力学第二定律，熵91

五、自由能93

六、化学势94

§4-2平衡和相变95

一、热力学平衡95

二、相变96

§4-3相律与相图98

一、相律98

二、相图的意义99

三、一元相图100

四、二元相图101

五、三元相图121

§4-4相图热力学130

一、固溶体的自由能130

二、多相合金的自由能132

三、多相平衡时的自由能－成分曲线133

四、从自由能－成分曲线建立相图134

第五章固体材料中的动力学过程138

§5-1反应速度138

一、激活能138

二、麦克斯韦－玻尔兹曼定律139

三、阿伦尼乌斯定律140

四、绝对反应速度142

一、扩散现象144

§5-2扩散144

二、稳定扩散（菲克第一定律）145

三、不稳定扩散（菲克第二定律）145

四、扩散机制150

五、柯肯达尔效应152

六、影响扩散的因素153

七、上坡扩散154

§5-3结晶155

一、形核156

二、长大163

三、晶体生长形态和结晶组织168

四、单晶生长185

五、区域熔炼187

六、定向凝固189

§5-4固态相变190

一、相变分类190

二、固态相变的特点193

三、调幅分解195

四、固态相变形核198

五、固态相变的晶核长大200

六、相变研究的进展203

§5-5金属的腐蚀206

一、金属腐蚀的形式206

二、金属腐蚀的原因208

三、电化学腐蚀210

四、金属的氧化212

五、防止腐蚀的基本途径215

第六章固体材料的机械性能218

§6-1导言218

§6-2弹性变形218

一、应力和应变218

二、广义虎克定律222

三、弹性模量226

四、金属的弹性模量227

五、无机材料的弹性模量229

六、有机聚合物的弹性，粘弹性231

七、滞弹性237

§6-3永久变形239

一、单晶体的塑性流动239

二、多晶体的塑性流动247

三、冷变形金属在加热时的变化253

四、金属材料的热加工258

五、粘性流动261

六、粘弹性的机械模型262

七、超塑性266

§6-4金属材料的强化269

一、冷变形强化269

二、细晶强化270

三、固溶强化270

四、有序强化270

五、多相强化（聚合型）272

六、分散强化273

七、马氏体强化274

§6-5材料的断裂275

一、延性断裂276

二、脆性断裂277

三、疲劳断裂292

四、蠕变断裂299

第七章固体材料的物理性能302

§7-1 导言302

§7-2统计物理基础302

一、粒子运动状态的描述302

二、平衡态的统计分布307

§7-3固体材料的热学性能312

一、晶格中的热振动312

二、格波313

三、波恩－冯·卡门边界条件318

四、声子320

五、固体的热容量321

六、绝缘体的热传导327

七、固体的热膨胀332

§7-4固体中的电子334

一、金属的自由电子理论335

二、固体的能带理论345

三、导体、绝缘体、半导体356

§7-5固体材料的电学性能365

一、导电性365

二、超导性367

三、霍尔效应369

四、半导体371

五、绝缘体381

六、离子导电386

§7-6固体材料的磁学性能388

一、磁性的几个基本概念388

二、铁磁性391

三、反铁磁性392

四、亚铁磁性393

五、磁共振和微波激射器393

六、磁性材料396

§7-7固体材料的光学性能400

一、电磁波400

二、反射、折射、吸收和透射400

三、色心404

四、发光405

五、激光406

§7-8固体材料的声学性能410

一、声波410

二、声频和水声411

三、次声频段413

四、超声频段413

五、特超声频段414

§7-9固体材料的功能转换415

一、热－电转换415

三、光－电转换416

二、光－热转换416

四、力－电转换417

五、磁－光转换418

六、电－光转换419

七、声－光转换419

第八章新型材料与新兴技术422

§8-1导言422

§8-2特殊形式的材料422

一、单晶422

二、非晶424

三、微晶427

四、薄膜和晶须428

五、液晶430

一、金属结构材料432

§8-3金属材料432

二、金属电子和能源材料434

三、形状记忆合金435

四、稀土金属及其应用437

五、粉末冶金438

六、金属表面处理技术438

七、合金设计441

§8-4无机非金属材料441

一、新型陶瓷441

二、特种玻璃446

三、光导纤维447

四、高温涂层449

一、塑料450

§8-5有机高分子材料450

二、化学纤维451

三、合成橡胶452

四、功能高分子453

§8-6复合材料455

一、概述455

二、纤维增强复合材料457

§8-7分析仪器和测试技术459

一、电子显微镜459

二、X射线衍射和电子衍射462

三、X射线光谱仪和电子探针464

四、质谱仪和离子探针465

五、激光探针467

六、俄歇电子能谱仪468