材料科学基础

　　引论1
　　01关于材料的基本知识1
　　011材料与物质1
　　012材料的分类1
　　02材料发展与人类文明3
　　021材料发展古代史3
　　022材料发展近代史4
　　03材料结构与性能的共性问题6
　　031材料结构共性问题6
　　032材料性能共性问题8
　　04材料科学的形成和发展9
　　041“材料科学”概念的提出9
　　042科学技术的发展与材料科学的建立9
　　043从细分到综合——材料科学与工程（MSE）简介10
　　044材料科学与工程(MSN)的要素模型13
　　05材料科学的本质属性14
　　051材料科学是多学科交叉、渗透和融合的成果14
　　052材料科学内各学科的相互交叉、移植、渗透和借鉴14
　　053材料科学是与实践紧密结合的科学15
　　054高新技术在各类材料的研究中得到广泛应用16
　　055材料科学是一个正在发展中的学科16
　　06材料科学的地位与任务16
　　07材料科学研究的方法17
　　071基本研究方法17
　　072系统研究方法18
　　073材料设计（计算)与一体化技术19
　　08材料科学的展望21
　　081总体发展趋势21
　　082开发新材料发展高技术产业21
　　083提升传统材料的技术含量21
　　084发展材料制备与检测技术22
　　085发展绿色材料科学技术22
　　086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
　　11原子结构及键合27
　　111原子结构27
　　112键合30
　　12晶体学基础知识38
　　121晶体的结构特征和基本性质38
　　122晶体的宏观对称和晶体分类40
　　123晶体定向和晶面符号42
　　124布拉维格子44
　　125晶体的微观对称和空间群46
　　13固体材料的表面与晶界结构49
　　131固体材料的表面特性及表面结构49
　　132晶态固体材料中的晶界结构55
　　133多晶体的显微组织变化58
　　134固体材料的相界面行为59
　　14稳定态结构与亚稳态结构71
　　141稳定态结构与亚稳态结构的定义71
　　142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
　　21晶体化学基本原理75
　　２11原子半径与离子半径75
　　212球体最紧密堆积原理76
　　213配位数与配位多面体78
　　22典型金属的晶体结构79
　　221金属的晶体结构79
　　222点阵常数80
　　23离子晶体的晶体结构81
　　231离子晶体的主要特点81
　　232鲍林规则81
　　233离子极化82
　　24共价晶体的晶体结构83
　　241共价晶体的主要特点83
　　242典型共价晶体的结构83
　　25晶体缺陷84
　　251晶体结构缺陷的类型84
　　252热缺陷浓度计算86
　　253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１材料的相结构91
　　311固溶体91
　　312中间相95
　　32二元系相图103
　　321固溶体的类型103
　　322杠杆规则104
　　323二元系相图的热力学性质105
　　324二元系相图的吉布斯自由能110
　　325共晶型二元系115
　　326同晶型二元系(完全互溶型二元系)116
　　327固溶型二元系117
　　328偏晶型二元系118
　　329化合物型二元系120
　　3210有晶型转变的二元系122
　　３３三元相图125
　　331三元相图成分表示方法126
　　332三元相图的空间模型127
　　333三元相图的截面图和投影图128
　　334三元相图中的杠杆定律及重心定律129
　　３４相图热力学基础131
　　341相图热力学基本概念131
　　342Gibbs自由能曲面134
　　343单变度曲线与无变度点的稳定性136
　　344Schreinemakers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
　　41相变的概念及其分类142
　　411相变的基本概念142
　　412一些典型的相变142
　　413相变的分类149
　　42相变动力学160
　　43相变热力学164
　　431相变热力学164
　　432重要的热力学函数164
　　433Landua理论简介165
　　434Landua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
　　51纯金属的凝固及结晶171
　　511晶体凝固的热力学条件171
　　512晶体长大177
　　513结晶动力学及凝固组织179
　　514纯金属的界面不稳定性182
　　515纯金属凝固微观组织183
　　52单相固溶体的凝固及结晶184
　　521匀晶相图184
　　522固溶体凝固185
　　53两相共晶体的凝固及结晶188
　　531共晶凝固理论188
　　532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１无机非金属材料的显微结构202
　　６11基本特征202
　　６12化学键合203
　　６13正负离子的堆积方法203
　　６14典型无机化合物晶体结构203
　　６２硅酸盐材料的晶体结构209
　　６21硅酸盐材料的结构特征及其分类209
　　６22岛状结构210
　　６23组群状结构210
　　６24链状结构211
　　６25层状结构212
　　６26架状结构214
　　６３熔体及非晶态固体的结构217
　　６31熔体的结构模型217
　　６32熔体的性质218
　　６33非晶态固体的结构特征与表征221
　　６34玻璃的概念与通性222
　　６35玻璃的结构理论223
　　６36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
　　71高分子链的近程结构（nearrange structure）233
　　711结构单元的化学组成233
　　712结构单元的连接方式234
　　713高分子链的几何形状238
　　714高分子链的构型240
　　72高分子链的远程结构（longrange structure）242
　　721高分子的大小243
　　722高分子链的柔顺性（flexibility）244
　　73高分子材料的结晶态258
　　731高分子结晶特点258
　　732晶态高分子的形态259
　　733晶态高分子分子链的堆砌266
　　734高分子晶态结构的模型267
　　735高分子材料的结晶度268
　　74高分子材料的非晶态272
　　741无规线团结构模型及证据273
　　742折叠链缨状胶束粒子模型及证据273
　　75高分子材料的取向273
　　751取向现象（orientation）273
　　752取向方式274
　　753取向度——取向的程度275
　　76高分子材料的混合体系的织态构造276
　　761高分子材料混合体系276
　　762高分子的相容性（miscibility, compatibility）276
　　763非均相高分子材料混合体系的织态结构 277
　　77高分子材料的液晶态结构278
　　771高分子液晶的特点278
　　772高分子液晶的基本性质279
　　773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
　　81复合材料的定义及形态分类285
　　811复合材料的定义285
　　812复合材料的基本特点285
　　813复合材料的分类286
　　814复合材料的结构层次288
　　82复合材料复合原理289
　　821单向复合材料工程弹性常数的预测289
　　822单向复合材料强度的预测290
　　823复合材料的复合原理应用291
　　83复合材料的界面292
　　831复合材料界面的基本概念293
　　832聚合物基复合材料的界面295
　　833金属基复合材料的界面296
　　834陶瓷基复合材料的界面299
　　84复合材料的强化和韧化理论301
　　841增强材料的表面处理301
　　842纤维的增强作用304
　　843纤维的增韧作用304
　　85复合材料结构设计的理论基础305
　　851复合材料结构设计过程305
　　852复合材料结构设计条件306
　　853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１力学性能概论311
　　９11单向静拉伸试验和应力应变图311
　　912弹性变形及其性能指标313
　　913非理想弹性与内耗316
　　914塑性变形及其性能指标320
　　915断裂324
　　916硬度328
　　917韧度329
　　918材料的疲劳性能334
　　919蠕变335
　　9110磨损与耐磨性336
　　92高分子材料的力学性能336
　　921高分子材料的力学状态337
　　922高分子材料的应力应变行为339
　　９23高分子材料的高弹性与黏弹性340
　　924高分子材料的静态黏弹性——蠕变与应力松弛341
　　925高分子材料的动态黏弹性——滞后与内耗343
　　926高分子材料的强度343
　　927高分子材料的韧性344
　　928高分子材料减摩、耐磨性344
　　９３复合材料的力学性能特征345
　　931力学性能共性345
　　932主要复合材料的力学性能346
　　９4力学性能综合348
　　941密度348
　　942弹性模量348
　　943屈服强度350
　　944比强度351
　　945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
　　101材料的电性能355
　　1011固体材料中的电子能带结构基本理论355
　　1012导电体与电阻率358
　　1013绝缘体和介电性能361
　　1014半导体367
　　1015超导体369
　　102材料的磁性能372
　　1021磁性的量度372
　　1022材料的各类磁性373
　　1023磁化与退磁化374
　　1024磁性材料374
　　103材料的热性能377
　　1031热能和热容377
　　1032热膨胀378
　　1033热传导379
　　1034热应力379
　　104材料的光学性能381
　　1041光的本质381
　　1042金属材料的光学性质384
　　1043非金属材料的光学性质384
　　1044发光387
　　1045光导纤维（光纤）388
　　1046激光材料388
　　105材料的抗腐蚀和耐老化性能390
　　1051材料的腐蚀性能390
　　1052腐蚀速率的表示方法391
　　1053提高耐腐蚀性途径392
　　1054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
　　111材料制备的基本原理及方法397
　　1111金属材料的制备397
　　1112无机非金属材料的制备401
　　1113高分子材料的制备合成408
　　1114复合材料的制备410
　　1115现代工程材料的特殊制备413
　　112材料强化基本原理和方法418
　　1121材料强化基本原理418
　　1122金属材料强化基本原理及途径421
　　1123高分子材料强化基本原理及途径423
　　113材料韧化基本原理与方法425
　　1131材料韧化基本原理425
　　1132金属材料的韧化430
　　1133无机非金属材料的韧化431
　　1134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

　　    本书从可持续发展的角度看待材料科学问题，充分运用本专业学生已学习过的基础知识，将金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料紧密结合，从各种材料的组织结构出发，揭示了材料性能与材料结构和制备工艺之间的关系，全面阐述了各种材料的共性基础知识及个性特征。
　　本书适合材料专业的本科生、研究生及从事材料工作的相关人员阅读。