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內(nèi)容簡介:本書為高等學(xué)校教材。本教材以材料基礎(chǔ)理論為重點(diǎn),并將金屬材料、陶瓷材料和高分子材料與復(fù)合材料有機(jī)結(jié)合,建立了更為寬廣的基礎(chǔ)知識(shí)體系。
全書主要從四部分展開論述:固體的結(jié)構(gòu)、相圖和相變基礎(chǔ)、晶體的缺陷與界面結(jié)構(gòu)和固體材料的變形。具體細(xì)分為晶體學(xué)基礎(chǔ)、固體材料的結(jié)構(gòu)、固體中的擴(kuò)散、凝固、相圖、固態(tài)相變的基本原理、晶體缺陷、材料表面與界面、金屬材料的變形與再結(jié)晶、非金屬材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為與變形機(jī)制共十章內(nèi)容。
本教材適合材料專業(yè)本科生、研究生以及工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)使用。

作者簡介:陶杰，1963年出生。南京航空航天大學(xué)，教授、博導(dǎo)。南京航空航天大學(xué)納米材料研究所所長；亞澳復(fù)合材料協(xié)會(huì)理事;江蘇省復(fù)合材料學(xué)會(huì)副理事長。長期從事金屬材料成型加工、金屬材料表面功能涂層、納米材料、復(fù)合材料等方面的研究。近六年來，主持了國家自然科學(xué)基金、國家科技部重點(diǎn)推廣項(xiàng)目、江蘇省重大成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目、省部級(jí)項(xiàng)目等20余項(xiàng)課題，發(fā)表論文100 余篇，出版著作3 部,教材3部。在金屬材料成型與性能分析、表面功能涂層技術(shù)等方面取得多項(xiàng)研究成果，獲部省級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。已獲中國發(fā)明專利授權(quán)19項(xiàng)。 2001 年被江蘇省人民政府授予有突出貢獻(xiàn)的中青年專家稱號(hào)； 2006年入選國防科工委國防科技工業(yè)“511人才工程”；2007年入選“江蘇省333高層次人才培養(yǎng)工程中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人”，同年被評(píng)為“南京航空航天大學(xué)教學(xué)名師”；2008年被美國福特公司聘為“福特特聘教授”。

目錄:第1章　晶體學(xué)基礎(chǔ)1
1.1晶體的周期性和空間點(diǎn)陣1
1.1.1晶體與晶體學(xué)1
1.1.2晶體點(diǎn)陣與空間點(diǎn)陣3
1.2布拉菲點(diǎn)陣5
1.3晶向指數(shù)與晶面指數(shù)8
1.3.1晶向指數(shù)8
1.3.2晶面指數(shù)9
1.3.3六方晶系的晶向指數(shù)與晶面指數(shù)11
1.4晶面間距、晶面夾角和晶帶定理12
1.4.1晶面間距12
1.4.2晶面夾角13
1.4.3晶帶定理13
1.5晶體的對(duì)稱性14
1.5.1宏觀對(duì)稱元素14
1.5.232種點(diǎn)群16
1.5.3微觀對(duì)稱元素18
1.5.4空間群20
1.6極射投影21
1.6.1參考球和極射投影21
1.6.2吳氏網(wǎng)22
1.6.3標(biāo)準(zhǔn)投影圖23

第2章固體材料的結(jié)構(gòu)25
2.1基礎(chǔ)知識(shí)25
2.1.1原子結(jié)構(gòu)25
2.1.2能級(jí)圖和原子的電子結(jié)構(gòu)25
2.1.3周期表與周期性29
2.1.4晶體中的原子結(jié)合32
2.2金屬及合金相的晶體結(jié)構(gòu)36
2.2.1元素的晶體結(jié)構(gòu)36
2.2.2典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)37
2.2.3合金相的晶體結(jié)構(gòu)47
2.3陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)69
2.3.1概述69
2.3.2離子晶體結(jié)構(gòu)70
2.3.3硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)82
2.3.4同質(zhì)異構(gòu)現(xiàn)象88
2.4非晶、準(zhǔn)晶和納米晶89
2.4.1非晶態(tài)材料89
2.4.2準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)99
2.4.3納米晶的結(jié)構(gòu)102
2.5高分子的鏈結(jié)構(gòu)及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)104
2.5.1高分子鏈的組成和構(gòu)造（近程結(jié)構(gòu)）104
2.5.2高分子鏈的構(gòu)象（遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)）109
2.5.3高聚物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)120
2.5.4高聚物的非晶態(tài)、取向及液晶態(tài)結(jié)構(gòu)128
2.5.5高分子合金的織態(tài)結(jié)構(gòu)132
2.6復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)134
2.6.1復(fù)合材料及其組成134
2.6.2復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)136

第3章固體中的擴(kuò)散139
3.1擴(kuò)散定律及其應(yīng)用139
3.1.1擴(kuò)散第一定律139
3.1.2擴(kuò)散第二定律140
3.1.3擴(kuò)散第二定律的解及其應(yīng)用141
3.2擴(kuò)散微觀理論與機(jī)制144
3.2.1原子跳動(dòng)和擴(kuò)散距離144
3.2.2原子跳動(dòng)和擴(kuò)散系數(shù)146
3.2.3擴(kuò)散的微觀機(jī)制147
3.2.4擴(kuò)散激活能150
3.3達(dá)肯方程152
3.3.1柯肯達(dá)爾效應(yīng)152
3.3.2達(dá)肯方程與互擴(kuò)散系數(shù)152
3.4擴(kuò)散的熱力學(xué)分析154
3.4.1擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力154
3.4.2擴(kuò)散系數(shù)的普遍形式155
3.4.3上坡擴(kuò)散156
3.5影響擴(kuò)散的因素156
3.5.1溫度157
3.5.2成分157
3.5.3晶體結(jié)構(gòu)161
3.5.4短路擴(kuò)散161
3.6反應(yīng)擴(kuò)散163
3.6.1反應(yīng)擴(kuò)散的過程及特點(diǎn)163
3.6.2反應(yīng)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)165

第4章凝固167
4.1液體的性能與結(jié)構(gòu)167
4.1.1液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)167
4.1.2高分子溶液168
4.2金屬的凝固與結(jié)晶174
4.2.1純金屬的凝固174
4.2.2固溶體合金的凝固186
4.2.3共晶合金的凝固193
4.2.4鑄錠組織與凝固技術(shù)196
4.3陶瓷的凝固206
4.4聚合物的結(jié)晶207
4.4.1結(jié)晶動(dòng)力學(xué)208
4.4.2結(jié)晶熱力學(xué)212

第5章相圖214
5.1相圖基礎(chǔ)知識(shí)214
5.1.1研究相圖的意義214
5.1.2相圖的表示方法214
5.1.3相圖的建立216
5.1.4相圖熱力學(xué)基礎(chǔ)217
5.1.5杠桿定律和重心法則221
5.2一元相圖224
5.2.1純鐵的相圖224
5.2.2碳的相圖225
5.3二元相圖225
5.3.1二元?jiǎng)蚓鄨D225
5.3.2二元共晶相圖228
5.3.3二元包晶相圖234
5.3.4二元相圖的分析與使用237
5.3.5實(shí)際二元相圖舉例243
5.4三元相圖256
5.4.1兩相平衡的三元相圖256
5.4.2三相平衡的三元相圖262
5.4.3四相平衡的三元相圖267
5.4.4形成穩(wěn)定化合物的三元相圖276
5.4.5三元相圖小結(jié)277
5.4.6實(shí)際三元相圖舉例279
5.4.7三元交互系統(tǒng)相圖281

第6章固態(tài)相變的基本原理286
6.1固態(tài)相變的分類與特征286
6.1.1固態(tài)相變的分類286
6.1.2固態(tài)相變的特征288
6.2相變熱力學(xué)291
6.2.1熱力學(xué)基本原理291
6.2.2固態(tài)相變的形核293
6.3相變動(dòng)力學(xué)302
6.3.1擴(kuò)散性長大302
6.3.2相變動(dòng)力學(xué)方程304
6.4擴(kuò)散型相變305
6.4.1固溶體的析出305
6.4.2共析轉(zhuǎn)變314
6.5非擴(kuò)散型相變320
6.5.1馬氏體相變的基本特征321
6.5.2馬氏體相變熱力學(xué)324
6.5.3馬氏體相變動(dòng)力學(xué)327
6.5.4鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)328
6.5.5馬氏體的組織形態(tài)329
6.5.6馬氏體相變機(jī)制331
6.5.7馬氏體的力學(xué)性能332
6.6過渡型相變333
6.6.1貝氏體轉(zhuǎn)變的基本特征333
6.6.2貝氏體的組織形態(tài)334
6.6.3貝氏體的力學(xué)性能336

第7章晶體缺陷338
7.1點(diǎn)缺陷338
7.1.1空位與間隙原子338
7.1.2點(diǎn)缺陷的平衡濃度339
7.1.3點(diǎn)缺陷的移動(dòng)341
7.1.4過飽和點(diǎn)缺陷342
7.1.5點(diǎn)缺陷對(duì)金屬性能的影響342
7.2位錯(cuò)的基本知識(shí)342
7.2.1位錯(cuò)概念的產(chǎn)生342
7.2.2位錯(cuò)類型和柏氏矢量344
7.3位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)349
7.3.1位錯(cuò)的滑移349
7.3.2刃型位錯(cuò)的攀移351
7.3.3位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的ξ×v規(guī)則352
7.3.4位錯(cuò)的基本幾何性質(zhì)小結(jié)353
7.4位錯(cuò)的彈性性質(zhì)353
7.4.1位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)353
7.4.2位錯(cuò)的應(yīng)變能355
7.4.3位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力與阻力357
7.4.4位錯(cuò)的線張力358
7.4.5位錯(cuò)間的相互作用359
7.4.6位錯(cuò)間的塞積361
7.4.7位錯(cuò)間的交割362
7.4.8位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷的交互作用365
7.5位錯(cuò)的生成與增殖367
7.5.1位錯(cuò)密度367
7.5.2位錯(cuò)的生成367
7.5.3位錯(cuò)的增殖367
7.6實(shí)際晶體中的位錯(cuò)370
7.6.1實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的單位位錯(cuò)370
7.6.2堆垛層錯(cuò)371
7.6.3不全位錯(cuò)372
7.6.4位錯(cuò)反應(yīng)378
7.6.5FCC晶體中位錯(cuò)反應(yīng)的一般表示：湯普森四面體380
7.6.6位錯(cuò)反應(yīng)舉例382

第8章材料表面與界面386
8.1基礎(chǔ)知識(shí)386
8.1.1物質(zhì)表面387
8.1.2固體的表面自由能和表面張力388
8.1.3純金屬表面張力的估算390
8.1.4固液界面與潤濕391
8.1.5固-固界面與黏附392
8.2晶體中的界面結(jié)構(gòu)393
8.2.1界面類型與結(jié)構(gòu)393
8.2.2界面能量398
8.3晶體中界面的偏聚與遷移399
8.3.1晶界平衡偏析399
8.3.2界面遷移驅(qū)動(dòng)力400
8.3.3影響界面遷移的因素401
8.4界面與組織形貌402
8.4.1單相組織形貌402
8.4.2復(fù)相組織形貌404
8.5高聚物的表面張力與界面張力407
8.5.1表面張力與分子間的作用力407
8.5.2高聚物表面張力的影響因素407
8.5.3高聚物界面張力411
8.6復(fù)合體系的界面結(jié)合特性414
8.6.1復(fù)合材料界面的形成過程415
8.6.2樹脂基復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)及界面理論415
8.6.3非樹脂基復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)417
8.6.4復(fù)合材料界面破壞418
8.7材料的復(fù)合原理420
8.7.1復(fù)合材料力學(xué)性能的復(fù)合規(guī)律422
8.7.2復(fù)合材料物理性質(zhì)的復(fù)合規(guī)律422

第9章金屬材料的變形與再結(jié)晶424
9.1金屬的應(yīng)力-應(yīng)變曲線424
9.1.1工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線424
9.1.2真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線425
9.2金屬的塑性變形428
9.2.1單晶體的塑性變形428
9.2.2多晶體的塑性變形438
9.2.3合金的塑性變形與強(qiáng)化442
9.2.4變形后的組織與性能446
9.3回復(fù)與再結(jié)晶450
9.3.1冷變形晶體的回復(fù)452
9.3.2冷變形金屬的再結(jié)晶454
9.3.3再結(jié)晶后的晶粒長大459
9.3.4再結(jié)晶織構(gòu)與退火孿晶461
9.4金屬的熱變形、蠕變與超塑性463
9.4.1晶體的熱變形463
9.4.2蠕變464
9.4.3超塑性467

第10章非金屬材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為與變形機(jī)制473
10.1陶瓷的彈性變形473
10.1.1陶瓷的彈性變形與彈性模量473
10.1.2顯微結(jié)構(gòu)對(duì)彈性模量的影響473
10.2陶瓷材料的塑性474
10.2.1單晶陶瓷的塑性475
10.2.2多晶陶瓷的塑性476
10.2.3非晶體陶瓷的變形477
10.3陶瓷材料的強(qiáng)度478
10.3.1陶瓷材料的斷裂與斷裂強(qiáng)度478
10.3.2陶瓷材料的彎曲強(qiáng)度481
10.3.3陶瓷材料的壓縮強(qiáng)度482
10.3.4影響陶瓷材料強(qiáng)度的因素482
10.4高聚物的分子運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)變484
10.4.1分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與材料的力學(xué)狀態(tài)484
10.4.2玻璃態(tài)與晶態(tài)的分子運(yùn)動(dòng)487
10.4.3玻璃化轉(zhuǎn)變及影響因素488
10.4.4高分子流動(dòng)性質(zhì)490
10.5高聚物的高彈性491
10.5.1高彈態(tài)與分子結(jié)構(gòu)491
10.5.2能彈性與熵彈性492
10.6高聚物的黏彈性493
10.6.1黏彈性現(xiàn)象493
10.6.2黏彈性與力學(xué)松弛494
10.6.3黏彈性的溫度依賴性-時(shí)溫等效原理499
10.7高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變行為501
10.7.1高聚物的塑性及屈服501
10.7.2聚合物的斷裂與強(qiáng)度504

附錄材料科學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)詞匯509
參考文獻(xiàn)516