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第1章 原子结构与键合 1

1.1 原子结构 1

1.1.1 物质的组成 1

1.1.2 原子的结构 1

1.1.3 原子的电子结构 2

1.1.4 元素周期表 3

1.2 原子间的键合 4

1.2.1 金属键 4

1.2.2 离子键 4

1.2.3 共价键 5

1.2.4 范德华力 5

1.2.5 氢键 6

1.3 高分子链 6

1.3.1 高分子链的近程结构 7

1.3.2 高分子链的远程结构 11

第2章 固体结构 16

2.1 晶体学基础 16

2.1.1 空间点阵和晶胞 16

2.1.2 晶向指数和晶面指数 19

2.1.3 晶体的对称性 24

2.1.4 极射投影 27

2.2 金属的晶体结构 30

2.2.1 三种典型的金属晶体结构 30

2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙 33

2.2.3 多晶型性 36

2.3 合金相结构 37

2.3.1 固溶体 37

2.3.2 中间相 42

2.4 离子晶体结构 51

2.4.1 离子晶体的结构规则 51

2.4.2 典型的离子晶体结构 53

2.4.3 硅酸盐的晶体结构 58

2.5 共价晶体结构 61

2.6 聚合物的晶态结构 62

2.6.1 聚合物的晶体形态 63

2.6.2 聚合物晶态结构的模型 64

2.6.3 聚合物晶体的晶胞结构 66

2.7 非晶态结构 68

第3章 晶体缺陷 72

3.1 点缺陷 72

3.1.1 点缺陷的形成 72

3.1.2 点缺陷的平衡浓度 74

3.1.3 点缺陷的运动 75

3.2 位错 75

3.2.1 位错的基本类型和特征 76

3.2.2 柏氏矢量 79

3.2.3 位错的运动 82

3.2.4 位错的弹性性质 87

3.2.5 位错的生成和增殖 95

3.2.6 实际晶体结构中的位错 97

3.3 表面及界面 109

3.3.1 外表面 109

3.3.2 晶界和亚晶界 110

3.3.3 孪晶界 115

3.3.4 相界 116

第4章 固体中原子及分子的运动 119

4.1 表象理论 119

4.1.1 菲克第一定律 119

4.1.2 菲克第二定律 120

4.1.3 扩散方程的解 121

4.1.4 置换型固溶体中的扩散 125

4.1.5 扩散系数D与浓度相关时的求解 127

4.2 扩散的热力学分析 129

4.3 扩散的原子理论 131

4.3.1 扩散机制 131

4.3.2 原子跳跃和扩散系数 133

4.4 扩散激活能 136

4.5 无规则行走与扩散距离 137

4.6 影响扩散的因素 138

4.7 反应扩散 141

4.8 离子晶体中的扩散 142

4.9 高分子的分子运动 144

4.9.1 分子链运动的起因及其柔顺性 144

4.9.2 分子的运动方式及其结构影响因素 145

4.9.3 高分子不同力学状态的分子运动解说 147

第5章 材料的形变和再结晶 151

5.1 弹性和粘弹性 151

5.1.1 弹性变形的本质 151

5.1.2 弹性变形的特征和弹性模量 152

5.1.3 弹性的不完整性 154

5.1.4 粘弹性 155

5.2 晶体的塑性变形 156

5.2.1 单晶体的塑性变形 156

5.2.2 多晶体的塑性变形 166

5.2.3 合金的塑性变形 169

5.2.4 塑性变形对材料组织与性能的影响 174

5.3 回复和再结晶 180

5.3.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 180

5.3.2 回复 181

5.3.3 再结晶 183

5.3.4 晶粒长大 190

5.3.5 再结晶织构与退火孪晶 194

5.4 高聚物的塑性变形 196

第6章 单组元相图及纯晶体的凝固 199

6.1 单元系相变的热力学及相平衡 199

6.1.1 相平衡条件和相律 199

6.1.2 单元系相图 200

6.2 纯晶体的凝固 203

6.2.1 液态结构 203

6.2.2 晶体凝固的热力学条件 204

6.2.3 形核 205

6.2.4 晶体长大 210

6.2.5 结晶动力学及凝固组织 214

6.2.6 高分子的结晶特征 219

第7章 二元系相图及其合金的凝固 224

7.1 相图的表示和测定方法 224

7.2 相图热力学的基本要点 226

7.2.1 固溶体的自由能-成分曲线 226

7.2.2 多相平衡的公切线原理 227

7.2.3 混合物的自由能和杠杆法则 228

7.2.4 从自由能-成分曲线推测相图 229

7.2.5 二元相图的几何规律 231

7.3 二元相图分析 231

7.3.1 匀晶相图和固溶体凝固 231

7.3.2 共晶相图及其合金凝固 235

7.3.3 包晶相图及其合金凝固 240

7.3.4 溶混间隙相图与调幅分解 243

7.3.5 其他类型的二元相图 244

7.3.6 复杂二元相图的分析方法 250

7.3.7 根据相图推测合金的性能 251

7.3.8 二元相图实例分析 253

7.4 二元合金的凝固理论 261

7.4.1 固溶体的凝固理论 261

7.4.2 共晶凝固理论 272

7.4.3 合金铸锭(件)的组织与缺陷 281

7.5 高分子合金概述 287

7.5.1 高分子合金的相容性 288

7.5.2 高分子--高分子体系的相图及测定方法 289

7.5.3 高分子合金的制备方法 290

7.5.4 高分子合金的形态结构 291

7.5.5 高分子合金性能与组元的一般关系 293

7.5.6 高分子合金主要类型 295

第8章 三元相图 296

8.1 三元相图基础 296

8.1.1 三元相图成分表示方法 296

8.1.2 三元相图的空间模型 298

8.1.3 三元相图的截面图和投影图 299

8.1.4 三元相图中的杠杆定律及重心定律 301

8.2 固态互不溶解的三元共晶相图 302

8.3 固态有限互溶的三元共晶相图 306

8.4 两个共晶型二元系和一个匀晶型二元系构成的三元相图 311

8.5 包共晶型三元系相图 312

8.6 具有四相平衡包晶转变的三元系相图 312

8.7 形成稳定化合物的三元系相图 314

8.8 三元相图举例 316

8.9 三元相图小结 324

第9章 材料的亚稳态 327

9.1 钠米晶材料 327

9.1.1 纳米晶材料的结构 328

9.1.2 纳米晶材料的性能 330

9.1.3 纳米晶材料的形成 332

9.2 准晶态 333

9.2.1 准晶的结构 333

9.2.2 准晶的形成 335

9.2.3 准晶的性能 335

9.3 非晶态材料 336

9.3.1 非晶态的形成 336

9.3.2 非晶态的结构 340

9.3.3 非晶合金的性能 341

9.3.4 高分子的玻璃化转变 342

9.4 固态相变形成的亚稳相 345

9.4.1 固溶体脱溶分解产物 345

9.4.2 马氏体转变 355

9.4.3 贝氏体转变 363

参考文献 370