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第1章　材料的原子和电子结构1

1.1　材料的原子结构和键合特征1

1.1.1 元素周期律和原子结构参数1

1.1.2 化学键概念及其应用4

1.1.3 化学键的性质9

1.2　材料的电子结构10

1.2.1 原子的电子排列10

1.2.2 能带结构与物理性能12

1.2.3 半导体材料的电子结构16

参考文献20

思考题21

第2章　材料的晶体结构23

2.1　晶体的几何构成23

2.1.1 空间点阵23

2.1.2　布拉菲点阵26

2.1.3 晶体的对称性28

2.1.4 晶体的物理性能与结构对称性间的关系30

2.2　晶体的结合32

2.2.1 原子间的结合力与结合能32

2.2.2　纯金属晶体33

2.2.3 离子晶体33

2.2.4　共价晶体34

2.2.5　分子晶体35

2.3　液晶结构36

2.3.1 热致液晶36

2.3.2　溶致性液晶37

2.3.3　聚合物液晶37

2.3.4　液晶的物理性质37

参考文献38

思考题38

第3章　晶体结构的缺陷39

3.1　缺陷的定义及分类39

3.2　点缺陷39

3.2.1 空位和间隙原子的结构39

3.2.2 空位和间隙原子的形成能与热平衡浓度40

3.2.3 离子晶体的点缺陷42

3.2.4　杂质缺陷42

3.2.5 电子缺陷43

3.2.6　缺陷化学基础43

3.3　位错46

3.3.1　位错的弹性性质46

3.3.2　位错的能量与线张力47

3.3.3　位错的受力48

3.3.4　位错与其他缺陷间的交互作用49

3.4　典型晶体中的位错52

3.4.1　面心立方晶体中的位错53

3.4.2　体心立方晶体中的位错54

3.4.3 密排六方晶体中的位错55

3.5　晶体的界面56

3.5.1 晶界56

3.5.2　相界面59

3.5.3 反向畴界60

3.5.4　铁电畴界61

3.6　晶体缺陷与材料性能61

3.6.1 缺陷对材料物理性能的影响61

3.6.2　缺陷与材料的力学性能62

参考文献65

思考题66

第4章　钢铁材料的组织与性能67

4.1　马氏体组织与性能67

4.1.1 马氏体的晶体结构67

4.1.2 马氏体的组织形貌68

4.1.3 马氏体组织的强度69

4.1.4 马氏体组织的断裂韧性71

4.1.5 马氏体组织的疲劳强度72

4.2　贝氏体组织结构与性能72

4.2.1 贝氏体的组织结构72

4.2.2 贝氏体组织的强度76

4.2.3　贝氏体组织的断裂韧性77

4.2.4 贝氏体组织的疲劳强度79

4.2.5 贝氏体／马氏体复相组织的性能80

4.3　珠光体组织与性能82

4.3.1　珠光体组织结构82

4.3.2　珠光体组织的强度83

4.3.3　珠光体组织的断裂韧性84

4.3.4　珠光体组织的疲劳强度85

参考文献86

思考题87

第5章　轻合金的组织与性能88

5.1　铝及其合金的组织与性能88

5.1.1　铝及其合金简介88

5.1.2　铝合金组织与强化机理89

5.1.3　铝合金的断裂韧性95

5.1.4　铝合金的疲劳性能97

5.2　镁及镁合金的组织结构与性能99

5.2.1　镁及镁合金的基本特性99

5.2.2　镁合金的组织特点100

5.2.3　镁合金的强度101

5.2.4　镁合金的断裂韧性104

5.2.5　镁合金的疲劳强度105

5.2.6　镁合金的蠕变性能107

5.3　钛及钛合金的结构与性能108

5.3.1　钛及钛合金的组织结构108

5.3.2　钛合金的力学性能111

参考文献115

思考题116

第6章　磁性材料及性能117

6.1　材料的结构与磁性117

6.1.1　材料的磁性117

6.1.2　磁化过程120

6.2　磁性材料122

6.2.1 R-Fe-B的结构与性能122

6.2.2 Sm2Fe17Nx的结构与性能126

6.2.3　纳米晶复合磁性材料128

参考文献132

思考题133

第7章　非晶合金材料134

7.1　非晶合金与非晶态转变134

7.2　非晶合金的结构特征134

7.2.1　衍射法结构表征135

7.2.2　短程有序136

7.2.3　非晶结构模型138

7.3　非晶合金的物理性能139

7.3.1　力学性能139

7.3.2　耐腐蚀性能140

7.3.3　磁学性能141

7.3.4　其他特性142

7.4　大块非晶合金143

7.4.1 大块非晶合金的晶化143

7.4.2　大块非晶合金的制备144

7.4.3　合金成分设计原则144

7.4.4　重要大块非晶合金146

7.4.5 大块非晶合金应用展望148

参考文献148

思考题149

第8章　结构陶瓷的结构与性能151

8.1　原子结合键与晶体类型151

8.1.1 离子键与离子晶体151

8.1.2　共价键与共价晶体153

8.1.3　范德瓦尔斯键154

8.1.4 陶瓷的典型晶体结构154

8.1.5　硅酸盐的晶体结构157

8.2　陶瓷材料的显微组织158

8.3　陶瓷的强度与断裂159

8.3.1 陶瓷的弹性模量159

8.3.2　陶瓷材料的强度161

8.3.3 陶瓷材料的塑性变形162

8.3.4 陶瓷材料的断裂韧性163

8.3.5 陶瓷材料的抗热震性能166

8.3.6　氧化铝陶瓷168

8.3.7 氧化锆陶瓷170

8.3.8　氮化物陶瓷173

参考文献175

思考题176

第9章　超导材料177

9.1　超导材料的基本特性177

9.2　超导微观理论179

9.3　超导材料的结构和性质180

9.3.1　低温超导材料181

9.3.2　高温超导材料183

9.4　超导材料的结构性能分析方法188

9.5　超导材料的应用190

参考文献191

思考题192

第10章　光学功能材料193

10.1　光学功能材料的基本概念与分类193

10.2　光学功能材料的结构设计194

10.2.1　结构设计原理194

10.2.2　结构设计方法196

10.3　典型倍频晶体的结构与性能197

10.3.1 铌酸锂晶体的结构与性能关系197

10.3.2　磷酸二氢钾族晶体的结构与性能关系201

10.3.3 硼酸盐晶体的结构与性能关系203

参考文献208

思考题209