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第1章 基本结构单元 1

1.1 原子的概念 1

1.2 原子结构 1

1.3 原子中电子的运动和分布 2

1.3.1 原子中电子的运动 2

1.3.2 原子中电子的分布 4

1.3.3 原子中电子运动状态的描述 5

1.3.4 原子中核外电子填入轨道顺序 5

习题 6

第2章 结合键及其相关理论 7

2.1 离子晶体与静电吸引理论 7

2.1.1 基本概念 7

2.1.2 影响离子键形成的结构因素 8

2.1.3 离子键强度与材料性能 10

2.2 配合物与晶体场理论 11

2.2.1 基本概念 11

2.2.2 d轨道能级分裂 11

2.2.3 晶体场理论的应用 13

2.3 共价晶体与价键理论 14

2.3.1 价键理论 14

2.3.2 改性共价键理论 15

2.3.3 分子轨道理论 15

2.3.4 分子间结合键 18

习题 19

第3章 质点的有序排列 20

3.1 有序排列结构及类型 20

3.1.1 晶胞 20

3.1.2 晶系 20

3.1.3 多晶型 23

3.2 无机晶体结构 24

3.2.1 AX型晶体 24

3.2.2 AX2型晶体 25

3.2.3 A2X3型晶体 26

3.2.4 ABO3型晶体 27

3.2.5 AB2O4型晶体 28

3.3 硅酸盐晶体结构 28

3.3.1 硅酸盐晶体结构的共同特点 29

3.3.2 硅酸盐晶体结构的类型 29

3.3.3 硅酸盐晶体结构的组成依从性 31

习题 32

第4章 质点的无序排列 34

4.1 固体中的杂质 34

4.1.1 金属中的固溶体 34

4.1.2 化合物中的固溶体 35

4.2 晶体的结构缺陷 37

4.2.1 点缺陷 37

4.2.2 线缺陷（位错） 38

4.2.3 面缺陷 40

4.3 非晶态结构 41

4.3.1 非晶态的类型 41

4.3.2 非晶态的X射线散射特征 42

4.3.3 非晶态结构 42

习题 45

第5章 固体的表面与界面 47

5.1 固体的表面 47

5.1.1 固体的表面现象 47

5.1.2 固体的表面力场和表面能 48

5.1.3 固体表面的超细结构 49

5.1.4 固体表面的几何结构 51

5.2 界面行为 51

5.2.1 弯曲表面效应 51

5.2.2 吸附 52

5.2.3 润湿 53

5.3 固-固界面及晶界构形 54

5.3.1 晶界和亚晶界 54

5.3.2 孪晶界 56

5.3.3 相界 56

5.3.4 多晶体中的晶界构形 57

习题 58

第6章 结合键与力学性能 59

6.1 弹性变形 59

6.1.1 材料的力学行为 59

6.1.2 虎克定律 59

6.1.3 弹性变形机理 60

6.1.4 滞弹性 61

6.2 塑性变形 62

6.2.1 塑性流动机理 62

6.2.2 单晶的滑移 63

6.2.3 多晶体的塑性变形和非晶体的黏性流动 64

6.3 材料的断裂 64

6.3.1 材料的断裂形式和特征 64

6.3.2 材料的断裂机理 65

6.3.3 微裂纹与材料断裂 66

习题 66

第7章 晶格振动与热学性能 68

7.1 晶格振动 68

7.1.1 晶格振动的概念 68

7.1.2 简谐振动 68

7.1.3 声子激发 69

7.2 晶格振动与比热容 69

7.2.1 比热容的积分表达式 70

7.2.2 比热容的求解 71

7.2.3 比热容的物理意义与应用 73

7.3 晶格振动与热膨胀 73

7.3.1 热膨胀的概念 73

7.3.2 热膨胀原理 74

7.4 晶格振动与热传导 75

7.4.1 热导率 75

7.4.2 热传导机制 75

习题 76

第8章 载流子与电磁学性能 78

8.1 导电性能 78

8.1.1 电子导电 78

8.1.2 离子导电 79

8.1.3 半导体 81

8.2 介电性能 82

8.2.1 介电常数 82

8.2.2 介电损耗 83

8.2.3 介电强度 84

8.3 材料的磁学性能 85

8.3.1 磁性的来源 85

8.3.2 磁化率与磁性分类 86

8.3.3 磁效应 88

习题 90

第9章 电子与光学性能 92

9.1 基本光学现象 92

9.1.1 光吸收 92

9.1.2 光折射 93

9.1.3 光反射 94

9.1.4 光散射 94

9.2 非线性光学性质 95

9.2.1 非线性光学现象 95

9.2.2 非线性光学原理 95

9.2.3 非线性效应的应用 96

9.3 其他光学性能 97

9.3.1 发光与受激发射 97

9.3.2 光弹性质和热光性质 99

9.3.3 光学纤维的损耗 100

9.3.4 光损伤 102

习题 103

第10章 表面与化学稳定性 104

10.1 金属材料的化学稳定性 104

10.1.1 化学腐蚀 104

10.1.2 电化学腐蚀 105

10.2 无机非金属材料的化学稳定性 106

10.2.1 玻璃与陶瓷材料的化学稳定性 107

10.2.2 耐火材料的化学稳定性 107

10.3 高聚物的老化与改性 108

10.3.1 高聚物结构的改变 108

10.3.2 组成复合 109

10.3.3 结构复合 110

习题 111

第11章 材料热力学 112

11.1 材料体系的能量守恒 112

11.1.1 材料热力学体系状态的确定 112

11.1.2 材料热力学体系中的热效应与功 113

11.1.3 材料体系的能量守恒 114

11.2 过程方向与限度 116

11.2.1 过程方向的热力学判据 116

11.2.2 过程最大功与温度的关系 116

11.2.3 过程△G的计算方法 117

11.2.4 过程限度 118

11.3 热力学应用举例 120

11.3.1 间接热效应的计算 120

11.3.2 燃料电池反应最大功的计算 120

11.3.3 相变热效应的计算 121

11.3.4 相分离的热力学解释 122

11.3.5 相图推导 125

习题 126

第12章 扩散 128

12.1 扩散现象 128

12.1.1 扩散的概念 128

12.1.2 固体中的扩散机制 129

12.1.3 扩散的宏观规律 130

12.2 扩散的微观本质 132

12.2.1 无序扩散与自扩散系数 132

12.2.2 空位扩散与扩散系数 134

12.2.3 间隙扩散与扩散系数 135

12.3 扩散方程应用举例 135

12.3.1 离子晶体的扩散行为 135

12.3.2 非化学计量化合物的扩散行为 136

12.3.3 扩散有关计算 138

习题 142

第13章 相变 143

13.1 相变的概念 143

13.1.1 相变的分类 143

13.1.2 一级相变 143

13.1.3 二级相变 144

13.2 相变过程的热力学条件 145

13.2.1 相变过程的不平衡状态及亚稳态 145

13.2.2 相变过程推动力 146

13.2.3 外界条件对相变推动力的影响 146

13.3 液-固相变 147

13.3.1 晶核形成 147

13.3.2 晶体生长 151

13.3.3 总结晶速率 151

13.4 液-液相变 152

13.4.1 液-液分相现象 152

13.4.2 亚稳定区与不稳区的划分 153

13.4.3 亚稳定区与不稳区的分相机理 153

13.5 固-固相变 154

13.5.1 结构型相变 154

13.5.2 扩散型相变 155

13.5.3 外力作用下的固-固转变 156

习题 156

第14 章固相反应 158

14.1 基本概念 158

14.1.1 固相反应的定义 158

14.1.2 固相反应的主要类型 158

14.1.3 固相反应的特点 159

14.2 固相反应的微观机制 160

14.2.1 相界面上固相反应随温度的变化规律 160

14.2.2 不同反应类型的固相反应机理 160

14.2.3 固相反应中质点的扩散机理 161

14.2.4 影响固相反应的主要因素 161

14.3 固相反应动力学 163

14.3.1 一般动力学关系 163

14.3.2 化学反应动力学 164

14.3.3 扩散动力学 166

习题 170

第15章 烧结 172

15.1 烧结的基本概念 172

15.1.1 烧结的定义 172

15.1.2 烧结过程 172

15.1.3 烧结推动力 173

15.2 固相烧结的微观机制 174

15.2.1 颗粒间的黏附 174

15.2.2 物质的传递 174

15.2.3 溶解-沉淀 176

15.3 烧结动力学 177

15.3.1 烧结模型 177

15.3.2 固相烧结动力学 178

15.3.3 液相烧结动力学 180

15.3.4 晶粒生长与二次再结晶 182

习题 184

参考文献 186