材料科学基础（陶杰）（第三版）

第1章晶体学基础001
1.1晶体的周期性和空间点阵002
1.1.1晶体与晶体学002
1.1.2晶体点阵与空间点阵004
1.2布拉菲点阵007
1.3晶向指数与晶面指数010
1.3.1晶向指数010
1.3.2晶面指数011
1.3.3六方晶系的晶向指数与晶面指数013
1.4晶面间距、晶面夹角和晶带定理014
1.4.1晶面间距014
1.4.2晶面夹角014
1.4.3晶带定理015
1.5晶体的对称性016
1.5.1宏观对称元素016
1.5.232种点群017
1.5.3微观对称元素020
1.5.4空间群023
1.6极射投影023
1.6.1参考球和极射投影024
1.6.2吴氏网025
1.6.3标准投影图026

第2章固体材料的结构027
2.1基础知识028
2.1.1原子结构028
2.1.2能级图和原子的电子结构029
2.1.3周期表与周期性032
2.1.4晶体中的原子结合036
2.2金属及合金相的晶体结构040
2.2.1元素的晶体结构040
2.2.2典型金属的晶体结构041
2.2.3合金相的晶体结构051
2.3陶瓷的晶体结构073
2.3.1概述073
2.3.2离子晶体结构074
2.3.3硅酸盐晶体结构086
2.3.4同质异构现象092
2.4非晶、准晶和纳米晶093
2.4.1非晶态材料093
2.4.2准晶的结构103
2.4.3纳米晶的结构106
2.5高分子的链结构及聚集态结构108
2.5.1高分子链的组成和构造(近程结构)108
2.5.2高分子链的构象(远程结构)113
2.5.3高聚物的晶态结构125
2.5.4高聚物的非晶态、取向及液晶态结构132
2.5.5高分子合金的织态结构136
2.6复合材料的细观结构138
2.6.1复合材料及其组成138
2.6.2复合材料的细观结构140

第3章固体中的扩散143
3.1扩散定律及其应用145
3.1.1扩散定律145
3.1.2扩散第二定律145
3.1.3扩散第二定律的解及其应用146
3.2扩散微观理论与机制150
3.2.1原子跳动和扩散距离150
3.2.2原子跳动和扩散系数152
3.2.3扩散的微观机制154
3.2.4扩散激活能156
3.3达肯方程158
3.3.1柯肯达尔效应158
3.3.2达肯方程与互扩散系数159
3.4扩散的热力学分析161
3.4.1扩散的驱动力161
3.4.2扩散系数的普遍形式161
3.4.3上坡扩散162
3.5影响扩散的因素163
3.5.1温度163
3.5.2成分164
3.5.3晶体结构167
3.5.4短路扩散167
3.6反应扩散169
3.6.1反应扩散的过程及特点169
3.6.2反应扩散动力学171

第4章凝固173
4.1液体的性能与结构174
4.1.1液态金属的结构174
4.1.2高分子溶液176
4.2金属的凝固与结晶181
4.2.1纯金属的凝固182
4.2.2固溶体合金的凝固194
4.2.3共晶合金的凝固202
4.2.4铸锭组织与凝固技术203
4.3陶瓷的凝固213
4.4聚合物的结晶214
4.4.1结晶动力学215
4.4.2结晶热力学219

第5章相图221
5.1相图基础知识222
5.1.1研究相图的意义222
5.1.2相图的表示方法223
5.1.3相图的建立225
5.1.4相图热力学基础226
5.1.5杠杆定律和重心法则230
5.2一元相图233
5.2.1纯铁的相图233
5.2.2碳的相图234
5.3二元相图234
5.3.1二元匀晶相图234
5.3.2二元共晶相图238
5.3.3二元包晶相图244
5.3.4二元相图的分析与使用247
5.3.5实际二元相图举例252
5.4三元相图265
5.4.1两相平衡的三元相图265
5.4.2三相平衡的三元相图272
5.4.3四相平衡的三元相图277
5.4.4形成稳定化合物的三元相图287
5.4.5三元相图小结288
5.4.6实际三元相图举例289
5.4.7三元交互系统相图292

第6章固态相变的基本原理297
6.1固态相变的分类与特征299
6.1.1固态相变的分类299
6.1.2固态相变的特征301
6.2相变热力学304
6.2.1热力学基本原理304
6.2.2固态相变的形核306
6.3相变动力学316
6.3.1扩散性长大316
6.3.2相变动力学方程318
6.4扩散型相变319
6.4.1固溶体的析出319
6.4.2共析转变329
6.5非扩散型相变336
6.5.1马氏体相变的基本特征337
6.5.2马氏体相变热力学340
6.5.3马氏体相变动力学343
6.5.4钢中马氏体的晶体结构344
6.5.5马氏体的组织形态345
6.5.6马氏体相变机制347
6.5.7马氏体的力学性能348
6.6过渡型相变349
6.6.1贝氏体转变的基本特征349
6.6.2贝氏体的组织形态351
6.6.3贝氏体的力学性能354

第7章晶体缺陷355
7.1点缺陷357
7.1.1空位与间隙原子357
7.1.2点缺陷的平衡浓度357
7.1.3点缺陷的移动360
7.1.4过饱和点缺陷360
7.1.5点缺陷对金属性能的影响361
7.2位错的基本知识361
7.2.1位错概念的产生361
7.2.2位错类型和柏氏矢量363
7.3位错的运动369
7.3.1位错的滑移369
7.3.2刃型位错的攀移371
7.3.3位错运动的ξ×v规则372
7.3.4位错的基本几何性质小结373
7.4位错的弹性性质373
7.4.1位错的应力场373
7.4.2位错的应变能375
7.4.3位错运动的动力与阻力377
7.4.4位错的线张力379
7.4.5位错间的相互作用380
7.4.6位错间的塞积382
7.4.7位错间的交割383
7.4.8位错与点缺陷的交互作用385
7.5位错的生成与增殖387
7.5.1位错密度387
7.5.2位错的生成388
7.5.3位错的增殖388
7.6实际晶体中的位错390
7.6.1实际晶体结构中的单位位错390
7.6.2堆垛层错391
7.6.3不全位错393
7.6.4位错反应399
7.6.5FCC晶体中位错反应的一般表示：汤普森四面体400
7.6.6位错反应举例403

第8章材料表面与界面407
8.1基础知识408
8.1.1物质表面409
8.1.2固体的表面自由能和表面张力410
8.1.3纯金属表面张力的估算412
8.1.4固液界面与润湿413
8.1.5固固界面与黏附415
8.2晶体中的界面结构416
8.2.1界面类型与结构416
8.2.2界面能量421
8.3晶体中界面的偏聚与迁移422
8.3.1晶界平衡偏析422
8.3.2界面迁移驱动力423
8.3.3影响界面迁移的因素424
8.4界面与组织形貌425
8.4.1单相组织形貌425
8.4.2复相组织形貌427
8.5高聚物的表面张力与界面张力430
8.5.1表面张力与分子间的作用力430
8.5.2高聚物表面张力的影响因素431
8.5.3高聚物界面张力435
8.6复合体系的界面结合特性438
8.6.1复合材料界面的形成过程439
8.6.2树脂基复合材料的界面结构及界面理论439
8.6.3非树脂基复合材料的界面结构441
8.6.4复合材料界面破坏443
8.7材料的复合原理445
8.7.1复合材料力学性能的复合规律447
8.7.2复合材料物理性质的复合规律447

第9章金属材料的变形与再结晶449
9.1金属的应力应变曲线451
9.1.1工程应力应变曲线451
9.1.2真应力真应变曲线451
9.2金属的塑性变形455
9.2.1单晶体的塑性变形455
9.2.2多晶体的塑性变形465
9.2.3合金的塑性变形与强化468
9.2.4变形后的组织与性能473
9.3回复与再结晶477
9.3.1冷变形晶体的回复479
9.3.2冷变形金属的再结晶481
9.3.3再结晶后的晶粒长大487
9.3.4再结晶织构与退火孪晶489
9.4金属的热变形、蠕变与超塑性490
9.4.1晶体的热变形490
9.4.2蠕变492
9.4.3超塑性495

第10章非金属材料的应力应变行为与变形机制501
10.1陶瓷的弹性变形502
10.1.1陶瓷的弹性变形与弹性模量502
10.1.2显微结构对弹性模量的影响503
10.2陶瓷材料的塑性503
10.2.1单晶陶瓷的塑性504
10.2.2多晶陶瓷的塑性505
10.2.3非晶体陶瓷的变形506
10.3陶瓷材料的强度508
10.3.1陶瓷材料的断裂与断裂强度508
10.3.2陶瓷材料的弯曲强度512
10.3.3陶瓷材料的压缩强度512
10.3.4影响陶瓷材料强度的因素513
10.4高聚物的分子运动与转变514
10.4.1分子运动的特点与材料的力学状态514
10.4.2玻璃态与晶态的分子运动517
10.4.3玻璃化转变及影响因素519
10.4.4高分子流动性质521
10.5高聚物的高弹性523
10.5.1高弹态与分子结构523
10.5.2能弹性与熵弹性523
10.6高聚物的黏弹性525
10.6.1黏弹性现象525
10.6.2黏弹性与力学松弛525
10.6.3黏弹性的温度依赖性时温等效原理531
10.7高聚物的应力应变行为534
10.7.1高聚物的塑性及屈服534
10.7.2聚合物的断裂与强度537

附录材料科学基础专业词汇541

参考文献547