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绪论1

第1章 固体材料结构的基本知识8

1.1原子间的键合8

1.1.1一次键8

1.1.2二次键10

1.1.3混合键12

1.1.4结合能12

1.1.5结合键与性能13

1.2原子排列方式14

1.3晶体材料的组织15

1.4材料的稳态结构与亚稳态结构16

第2章 材料的晶体结构17

2.1晶体学基础17

2.1.1空间点阵和晶胞17

2.1.2晶系与布拉菲晶格18

2.1.3晶向指标和晶面指标19

2.2金属的晶体结构23

2.2.1典型的金属晶体结构23

2.2.2晶体结构中的原子堆垛26

2.2.3晶体中原子间的间隙27

2.2.4同素异晶转变29

2.3陶瓷材料的晶体结构29

2.3.1离子晶体结构29

2.3.2共价晶体结构34

2.3.3硅酸盐的晶体结构35

第3章 高分子材料41

3.1概述41

3.1.1高分子材料的基本概念41

3.1.2高分子材料的合成43

3.1.3高分子材料的分类44

3.2高分子材料的结构44

3.2.1高分子链的结构44

3.2.2高分子的聚集态结构47

第4章 合金相结构48

4.1固溶体48

4.1.1置换固溶体48

4.1.2间隙固溶体51

4.1.3固溶体的微观不均匀性52

4.1.4固溶体的性质53

4.2金属化合物54

4.2.1正常价化合物54

4.2.2电子化合物54

4.2.3间隙型化合物55

4.2.4金属化合物的性质和应用55

第5章 纯金属的凝固57

5.1金属结晶的现象57

5.1.1液态金属的结构57

5.1.2过冷现象57

5.1.3形核与长大过程58

5.2金属凝固的热力学条件59

5.3形核59

5.3.1均匀形核60

5.3.2非均匀形核62

5.4长大64

5.4.1液—固界面处的温度梯度64

5.4.2液—固界面的微观结构65

5.4.3晶核长大机制65

5.4.4纯金属凝固时的生长形态66

5.5凝固理论的应用67

5.5.1细化晶粒67

5.5.2定向凝固技术69

5.5.3单晶体的制备69

5.5.4非晶态合金的制备70

第6章 固体中的扩散72

6.1扩散定律72

6.1.1菲克第一定律72

6.1.2菲克第二定律72

6.1.3扩散方程在工程中的应用举例74

6.2扩散的本质76

6.3扩散的驱动力及上坡扩散77

6.4扩散机制77

6.4.1间隙扩散机制78

6.4.2空位扩散机制78

6.4.3换位扩散机制79

6.5影响扩散的因素79

6.6反应扩散80

第7章 二元相图及合金的凝固82

7.1二元相图概论82

7.1.1相律82

7.1.2相图的表示方法83

7.1.3相图的建立83

7.1.4杠杆定律83

7.2匀晶相图84

7.2.1相图分析84

7.2.2合金的平衡凝固85

7.2.3合金的不平衡凝固86

7.2.4枝晶偏析87

7.3共晶相图88

7.3.1相图分析88

7.3.2典型合金的平衡凝固过程分析88

7.3.3不平衡凝固92

7.4包晶相图93

7.4.1相图分析93

7.4.2典型合金的平衡凝固过程分析93

7.4.3不平衡凝固95

7.5二元相图的分析及应用95

7.5.1复杂二元相图的分析方法95

7.5.2相图的应用97

7.6铁碳合金相图99

7.6.1铁碳合金的组元99

7.6.2Fe-Fe3 C相图分析100

7.6.3典型铁碳合金的平衡凝固102

7.6.4含碳量对铁碳合金的组织与性能的影响110

7.7二元合金的凝固理论113

7.7.1合金凝固时溶质的分布113

7.7.2成分过冷118

7.7.3共晶组织的形态121

7.7.4合金铸件的组织与缺陷122

第8章 三元相图128

8.1三元相图的成分表示方法128

8.1.1等边三角形成分表示法128

8.1.2等腰三角形成分表示法129

8.1.3直角坐标成分表示法129

8.1.4局部图形表示法130

8.2三元平衡系统转变的定量法则130

8.2.1直线法则与杠杆定律130

8.2.2重心定律130

8.3组元在液态及固态均无限溶解的相图131

8.3.1相图分析131

8.3.2匀晶相图的水平截面图和投影图132

8.3.3匀晶相图的平衡结晶过程分析134

8.3.4匀晶相图的变温截面图134

8.4固态互不溶解的三元共晶相图135

8.4.1相图分析135

8.4.2截面图137

8.4.3投影图138

8.4.4相区接触法则140

8.5固态有限互溶的三元共晶相图140

8.5.1相图分析140

8.5.2投影图141

8.5.3截面图143

8.6其他三元合金相图146

8.6.1具有四相平衡包共晶反应的三元相图146

8.6.2具有四相平衡包晶反应的三元相图149

8.6.3形成稳定化合物的三元系相图151

8.7三元合金相图应用举例152

8.8三元相图小结156

8.8.1单相状态156

8.8.2两相状态156

8.8.3三相平衡156

8.8.4四相平衡157

第9章 晶体中的缺陷160

9.1点缺陷160

9.1.1点缺陷的形成161

9.1.2点缺陷的平衡浓度162

9.1.3点缺陷的运动163

9.2位错164

9.2.1位错的基本类型和特征165

9.2.2位错的柏氏矢量168

9.2.3位错的运动171

9.2.4位错的密度179

9.2.5位错的弹性性质180

9.2.6位错的生成和增殖190

9.2.7实际晶体中的位错193

9.3面缺陷205

9.3.1外表面205

9.3.2晶界和亚晶界205

9.3.3孪晶界210

9.3.4相界211

第10章 材料的塑性变形213

10.1金属变形的三个阶段213

10.2单晶体的塑性变形214

10.2.1滑移214

10.2.2孪生217

10.3多晶体的塑性变形219

10.3.1多晶体塑性变形的特点219

10.3.2细晶强化219

10.4合金的塑性变形220

10.4.1单相固溶体合金的塑性变形220

10.4.2多相合金的塑性变形223

10.5塑性变形对材料组织和性能的影响225

10.5.1塑性变形对材料组织结构的影响225

10.5.2塑性变形对材料性能的影响226

10.5.3残余应力227

第11章 回复和再结晶228

11.1冷变形金属在加热时的变化228

11.1.1显微组织的变化228

11.1.2性能和能量变化228

11.2回复229

11.3再结晶230

11.3.1再结晶过程231

11.3.2再结晶动力学234

11.3.3再结晶温度及其影响因素235

11.3.4再结晶后的晶粒大小237

11.4晶粒长大238

11.4.1晶粒的正常长大238

11.4.2晶粒的异常长大（二次再结晶）240

11.5再结晶退火后的组织241

11.5.1再结晶退火后的晶粒大小241

11.5.2再结晶织构241

11.5.3退火孪晶242

11.6热加工243

11.6.1动态回复与动态再结晶243

11.6.2热加工后的组织与性能246

参考文献248