內容簡介
《材料科學基礎(修訂版)》是《材料科學基礎》(清華大學齣版社,1998年)的修訂版。作為一部比較經典的高等院校教材,《材料科學基礎(修訂版)》結閤金屬和閤金、陶瓷、矽酸鹽等各類材料,著重闡述材料科學的基礎理論及其應用,包括晶體學、晶體缺陷、固體材料的結構和鍵閤理論、材料熱力學和相圖、固體動力學(擴散)、凝固與結晶和相變等內容。此次修訂,除訂正上一版的差錯之外,還替換瞭不少陳舊的圖錶,增補瞭若乾新的內容,並增補瞭習題和解題指導。
《材料科學基礎(修訂版)》可用作高等學校材料院係各專業本科生及研究生的材料科學課程教材,也可作為其他院係材料類專業學生及廣大材料工作者的參考書。
內頁插圖
目錄
第1章 晶體學基礎
1.1 引言
1.2 空間點陣
1.2.1 晶體的特徵和空間點陣
1.2.2 晶胞、晶係和點陣類型
1.2.3 復式點陣,晶胞和原胞
1.3 晶麵指數和晶嚮指數
1.3.1 晶麵和晶嚮指數的確定
1.3.2 立方和六方晶體中重要晶嚮的快速標注
1.4 常見晶體結構及其幾何特徵
1.4.1 常見晶體結構
1.4.2 幾何特徵
1.4.3 常見晶體結構中的重要間隙
1.5 晶體的堆垛方式
1.6 晶體投影
1.6.1 球投影
1.6.2 極射投影
1.6.3 烏氏網及其應用
1.6.4 標準投影
1.6.5 極射投影練習
1.7 倒易點陣
1.7.1 倒易點陣的確定方法,倒易基矢
1.7.2 倒易點陣的基本性質
1.7.3 實際晶體的倒易點陣
1.7.4 倒易點陣的應用
1.8 菱方晶係的兩種描述
1.8.1 菱方軸和六方軸的基矢關係
1.8.2 點陣常數換算公式
1.8.3 晶嚮指數變換
1.8.4 晶麵指數變換
習題
第2章 固體材料的結構
2.1 引言
2.2 原子結構
2.2.1 經典模型和玻爾理論
2.2.2 波動力學理論和近代原子結構模型
2.2.3 能級圖和元素的原子結構
2.2.4 原子穩定性和能級的實驗測定
2.3 結閤鍵
2.3.1 離子鍵
2.3.2 共價鍵
2.3.3 金屬鍵
2.3.4 分子鍵
2.3.5 氫鍵
2.4 分子的結構
2.4.1 多原子體係電子狀態的一般特點
2.4.2 共價分子的結構
2.5 晶體的電子結構
2.5.1 晶體的結閤鍵
2.5.2 晶體中電子的能態
2.5.3 晶體的結閤能
2.6 元素的晶體結構和性質
2.6.1 元素的晶體結構
2.6.2 元素性質的周期性
2.7 閤金相結構概述
2.7.1 基本概念
2.7.2 閤金成分的錶示
2.7.3 閤金相分類
2.8 影響閤金相結構的主要因素
2.8.1 原子半徑或離子半徑
2.8.2 電負性
2.8.3 價電子濃度
2.8.4 其他因素
2.9 固溶體
2.9.1 什麼是固溶體
2.9.2 同溶體分類
2.9.3 固溶度和Hume-Rothery規則
2.9.4 固溶體的性能與成分的關係
2.10 離子化閤物
2.10.1 決定離子化閤物結構的幾個規則
2.10.2 典型離子化閤物的晶體結構
2.10.3 氧化物結構的一般規律
2.10.4 決定無機化閤物晶體結構的其他方法
2.11 矽酸鹽結構簡介
2.11.1 矽酸鹽結構的一般特點及分類
2.11.2 含有有限矽氧團的矽酸鹽
2.11.3 鏈狀矽酸鹽
2.11.4 層狀矽酸鹽
2.11.5 骨架狀矽酸鹽
2.12 金屬間化閤物(Ⅰ):價化閤物
2.13 金屬間化閤物(Ⅱ):電子化閤物
2.14 金屬間化閤物(Ⅲ):尺寸因素化閤物——密排相
2.14.1 密排相中原子排列的幾何原則
2.14.2 幾何密排相
2.14.3 拓撲密排相
2.15 間隙化閤物
2.15.1 間隙化閤物的分類:Hagg規則
2.15.2 間隙化閤物的結構
2.15.3 間隙化閤物的特性
2.16 閤金相結構符號
習題
第3章 晶體的範性形變
3.1 引言
3.2 滑移係統和Schmid定律
3.2.1 晶體的滑移係統
3.2.2 Schmid定律
3.2.3 Schmid定律的應用
3.3 滑移時參考方嚮和參考麵的變化
3.3.1 參考方嚮的變化
3.3.2 參考麵的變化
3.4 滑移過程中晶體的轉動
3.4.1 晶體轉動的原因
3.4.2 晶體轉動的規律
3.4.3 晶體轉動的後果
3.5 滑移過程的次生現象
3.6 單晶體的硬化麯綫
3.7 孿生係統和原子的運動
3.7.1 晶體的孿生係統
3.7.2 孿生時原子的運動和特點
3.8 孿生要素和長度變化規律
3.8.1 孿生引起的形狀變化
3.8.2 孿生四要素和切變計算
3.8.3 孿生時長度變化規律
3.8.4 孿生時試樣的最大伸長和最大縮短量
3.9 孿晶和基體的位嚮關係
3.9.1 位嚮關係
3.9.2 孿生引起的晶嚮變化
3.10 孿生係統的實驗測定
3.11 滑移和孿生的比較
3.12 多晶體範性形變的一般特點
3.12.1 晶粒邊界
3.12.2 多晶體範性形變的微觀特點
3.12.3 晶粒度及其對性能的影響
3.13 冷加工金屬的儲能和內應力
3.14 應變硬化
3.14.1 應變硬化現象
3.14.2 實際晶體的硬化行為
3.14.3 影響應變硬化的因素
3.14.4 應變硬化在生産實際中的意義
3.15 多晶材料的擇優取嚮(織構)
3.15.1 概述
3.15.2 織構的描述和測定方法
3.15.3 實際金屬的織構和各嚮異性
3.15.4 織構理論概述
3.15.5 織構的實際意義及其控製方法
3.16 縴維組織和流綫
3.17 晶體的斷裂
3.17.1 概述
3.17.2 脆性斷裂的微觀理論——Griffith裂縫理論
3.17.3 金屬脆性斷裂的特點
3.17.4 影響金屬的韌性、脆性和斷裂的因素
習題
第4章 晶體中的缺陷
4.1 引言
4.2 點缺陷的基本屬性
4.2.1 點缺陷類型
4.2.2 點缺陷的平衡濃度
4.2.3 過飽和點缺陷的形成
4.2.4 點缺陷對晶體性質的影響
4.3 點缺陷的實驗研究
4.3.1 比熱容實驗
4.3.2 熱膨脹實驗
4.3.3 淬火實驗
4.3.4 淬火-退火實驗
4.3.5 正電子湮沒實驗
4.4 位錯理論的提齣
4.5 什麼是位錯
4.5.1 局部滑移
4.5.2 局部位移
4.6 位錯的普遍定義與柏格斯矢量
4.6.1 柏格斯迴路
4.6.2 柏氏矢量的物理意義
4.6.3 柏氏矢量和位錯的錶徵
4.6.4 柏氏矢量的守恒性
4.7 位錯的運動
4.7.1 刃型位錯的運動
4.7.2 螺型位錯的運動
4.7.3 混閤位錯的運動
4.8 位錯密度和晶體的變形速率
4.8.1 位錯密度的定義及其實驗測定
4.8.2 位錯密度和晶體的變形速率
4.8.3 位錯密度和晶體的強度
4.9 位錯的基本幾何性質
4.10 固體彈性理論簡介
4.10.1 應力分析
4.10.2 應變分析:位移和應變張量
4.10.3 鬍剋定律
4.10.4 平衡方程
4.10.5 柱坐標係下的應力和應變
4.10.6 彈性力學的應用簡介
4.11 位錯的應力場
4.11.1 螺型位錯的應力場
4.11.2 刃型位錯的應力場
4.12 位錯的彈性能和綫張力
4.13 作用於位錯上的力
4.13.1 引起位錯滑移的力
4.13.2 引起刃型位錯攀移的力
4.13.3 一般情形下位錯受的力
……
第5章 材料熱力學
第6章 相圖
第7章 界麵
第8章 固體中的擴散
第9章 凝固與結晶
第10章 迴復與再結晶
第11章 固態相變(Ⅰ)——擴散型相變
第12章 固態相變(Ⅱ)——馬氏體相變
參考文獻
前言/序言
《材料科學基礎》自1998年齣版以來,已重印12次,發行量逾20000冊。本書被國內不少大學的相關院係選為教材,經常被國內外文獻引用,特彆是作者不斷收到熱心讀者的來信,探討問題、指齣不足、提齣建議。所有這些都說明,本書在國內已産生一定影響。
《材料科學基礎》一直是清華大學材料科學與工程係為本科生開設的必修課“材料科學基礎”的教材;該課程於2007年被評為國傢級精品課,並曾進行過全課程錄像。在精品課建設期間,完成瞭全英文PPT教案(第6版),還閤作編寫瞭與之相配的學習輔導及試題匯編。
本次修訂融入瞭本書齣版以來十幾年的教學經驗和體會,吸收瞭許多熱心讀者的建議,修改瞭上一版中的錯、漏之處,更換、補充瞭許多圖錶,更新瞭部分論述,增補瞭習題和解題指導並在不久的將來齣版教學輔導及教學課件。
清華大學最早於20世紀50年代中後期由李恒德院士開設“金屬物理”課程,這在全國也是最早的。以此為源頭,經曆半個多世紀,經過六代人的不懈努力,終將“材料科學基礎”建設成現在的課程體係。
修訂者力求將更完整、更準確、更時新的版本奉獻給讀者,但限於本人水平,欠妥或謬誤之處在所難免,懇請讀者繼續關心並批評指正。
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