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绪论 1

材料与社会文明发展 1

材料科学的建立与内涵 2

材料的基本分类与特征 4

第1章 原子与原子间结合 8

1．1 原子中的电子 8

1．1．1 电子的量子数 8

1．1．2 电子的排列规则 9

1．2 原子的性质 9

1．2．1 原子轨道能级 10

1．2．2 周期表的元素分区 10

1．2．3 原子半径及电子得失 11

1．3 原子间的结合 15

1．3．1 键合力与能量 15

1．3．2 杂化轨道理论 16

1．3．3 分子轨道理论 18

1．3．4 原子间基本键型 19

1．4 弱作用键 23

1．5 晶体场和配位场理论 24

1．5．1 晶体场的基本概念 24

1．5．2 d轨道的晶体场分裂 25

1．5．3 晶体场稳定化能 26

1．5．4 八面体择位能 27

1．5．5 姜—泰勒效应 28

1．5．6 过渡元素离子有效半径的晶体场效应 29

1．5．7 配位场理论的基本概念 30

习题 31

第2章 结晶学基础 33

2．1 晶体的周期结构 33

2．1．1 晶体的概念 33

2．1．2 等同点及空间格子 33

2．1．3 布拉维法则和面角守恒定律 35

2．1．4 晶体的基本性质 36

2．2 晶体的宏观对称 36

2．2．1 对称操作和对称要素 36

2．2．2 对称要素的组合 39

2．2．3 对称型及其推导 41

2．2．4 晶体的分类 42

2．3 晶体的理想形态 43

2．3．1 单形 44

2．3．2 聚形 47

2．4 晶体定向和结晶符号 47

2．4．1 晶体定向 47

2．4．2 晶体的整数定律（有理指数定律） 49

2．4．3 结晶符号 49

2．5 晶体点阵的几何理论 52

2．5．1 布拉维格子 52

2．5．2 晶胞的概念 55

2．5．3 晶体的微观对称要素 55

2．5．4 空间群 59

2．5．5 点群和空间群的符号 60

2．5．6 等效点系的概念 63

2．6 晶体的堆积 64

2．6．1 有效半径的概念 64

2．6．2 球体紧密堆积原理 64

习题 66

第3章 金属和无机材料的结构 68

3．1 金属的晶体结构 68

3．1．1 晶胞中的原子数 68

3．1．2 点阵常数与原子半径 69

3．1．3 配位数与致密度 70

3．1．4 晶体的原子堆垛和间隙 71

3．2 非晶态合金 73

3．2．1 非晶态的形成 74

3．2．2 非晶态结构的表征 75

3．2．3 非晶态合金的结构模型 76

3．2．4 非晶合金的特性 78

3．3 无机材料的晶体结构 79

3．3．1 离子晶体 79

3．3．2 典型晶体的结构 84

3．3．3 硅酸盐晶体结构 96

3．4 无机熔体与玻璃 101

3．4．1 熔体的结构 102

3．4．2 熔体的性质 104

3．4．3 玻璃的通性 106

3．4．4 玻璃的形成 107

3．4．5 玻璃的结构与结构参数 112

习题 114

第4章 高聚物的结构基础 116

4．1 高分子的结构 116

4．1．1 高分子链的结构 117

4．1．2 高分子的聚集态结构 126

4．2 高分子材料晶态结构 132

4．2．1 高分子链在晶体中的构象 133

4．2．2 高分子材料晶态结构模型 135

4．2．3 高分子材料结晶形态 137

4．2．4 结晶度及其测定方法 139

4．3 高分子的液晶态 140

4．3．1 基本概念 140

4．3．2 高分子液晶分子结构特征与分类 141

4．3．3 液晶的物理结构 141

4．4 高聚物的热运动和力学状态 142

4．4．1 高分子热运动的主要特点 143

4．4．2 高聚物的力学状态和热转变 144

习题 148

第5章 结构缺陷及固溶体 150

5．1 缺陷分类 150

5．2 点缺陷 151

5．2．1 点缺陷类型 151

5．2．2 缺陷化学反应表示法 154

5．2．3 热缺陷浓度计算公式 157

5．3 位错 160

5．3．1 位错的基本类型 160

5．3．2 位错的运动 165

5．3．3 位错的弹性性质 167

5．3．4 位错的来源和位错的增殖 171

5．4 面缺陷 172

5．4．1 表面缺陷 173

5．4．2 界面与亚界面 173

5．5 固溶体 175

5．5．1 固溶体的类型 176

5．5．2 置换型固溶体及组分缺陷 177

5．5．3 间隙型固溶体 180

5．5．4 固溶体的研究方法 181

5．5．5 固溶体生成热力学 184

5．6 非化学计量化合物缺陷 187

5．7 有序和无序固溶体 191

习题 193

第6章 表面与界面基础 196

6．1 固体的表面 196

6．1．1 表面的弛豫、重构及双电层 196

6．1．2 表面能及几种近似计算 198

6．1．3 表面能与晶体平衡形状 201

6．2 表面行为 203

6．2．1 表面吸附 203

6．2．2 弯曲表面效应 204

6．2．3 润湿 205

6．3 界面结构 208

6．3．1 小角晶界 208

6．3．2 大角晶界 211

6．3．3 共格界面理论 211

6．3．4 晶界结构模型 214

6．4 界面特性 218

6．4．1 晶界偏析 218

6．4．2 晶界迁移 219

6．4．3 晶界应力 221

6．4．4 晶界电荷与静电势 222

6．5 晶界能与显微结构 224

习题 227

第7章 固体中的扩散 229

7．1 扩散的唯象理论 229

7．1．1 菲克第一定律 229

7．1．2 菲克第二定律 231

7．1．3 扩散方程的求解 232

7．1．4 扩散的驱动力 234

7．2 扩散的微观机制 235

7．2．1 间隙扩散 235

7．2．2 置换扩散 236

7．3 扩散的微观理论 239

7．3．1 原子跳跃频率和扩散系数 239

7．3．2 原子扩散的随机行走模型 240

7．3．3 相关效应 241

7．3．4 扩散激活能 241

7．3．5 扩散系数与浓度的关系 243

7．4 影响扩散的因素 244

7．5 反应扩散 247

7．6 离子晶体中的扩散 247

7．7 聚合物中的扩散 249

习题 250

第8章 相平衡与相图 252

8．1 相平衡与吉布斯相律 252

8．1．1 相平衡的基本概念 252

8．1．2 吉布斯相律 253

8．2 单元系相图 254

8．3 二元系相图 255

8．3．1 二元系相图的建立 255

8．3．2 杠杆规则 255

8．3．3 金属材料的二元相图 257

8．3．4 无机材料的二元相图 268

8．3．5 复杂二元相图的分析方法 278

8．4 三元系相图简介 279

8．4．1 三元相图概述 279

8．4．2 三元系统基本原理 280

8．4．3 三元相图的基本类型 284

8．5 相图热力学 293

8．5．1 相平衡的化学势 294

8．5．2 多相系统中自由能和组成的关系 296

8．5．3 从自由能—组成曲线导出相图 301

习题 304

第9章 相变 309

9．1 相变的分类 309

9．2 固态相变中的结构变化 311

9．2．1 固态相变的特点 311

9．2．2 重构型相变与位移型相变 313

9．2．3 马氏体相变 314

9．2．4 有序—无序相变 319

9．2．5 无公度相变 321

9．3 液—固相变热力学基础 322

9．3．1 相变过程的不平衡态与亚稳区 322

9．3．2 相变过程热力学 323

9．3．3 晶核形成条件 324

9．4 相变动力学基础 327

9．4．1 固态相变动力学 327

9．4．2 液—固相变动力学 331

9．5 液相—液相转变与失稳分解 337

9．5．1 液相不混溶现象 337

9．5．2 成核生长和失稳分解过程 339

习题 343

附录 344

附录1 单位换算 344

附录2 国际单位制（SI）中的基本常数值 344

附录3 有效离子半径 345

参考文献 350