材料科学与工程基础-第二版

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5 1.2.3共价键5 1.2.4范德华力6 1.2.5氢键7 1.3高分子链8 1.3.1高分子链的近程结构8 1.3.2高分子链的远程结构14 中英文主题词对照19 主要参考书目20 第2章固体结构21 2.1晶体学基础21 2.1.1空间点阵和晶胞21 2.1.2晶向指数和晶面指数25 2.1.3晶体的对称性29 2.1.4极射投影33 2.1.5倒易点阵36 2.2金属的晶体结构37 2.2.1三种典型的金属晶体结构37 2.2.2晶体的原子堆垛方式和间隙41 2.2.3多晶型性43 2.3合金相结构43 2.3.1固溶体44 2.3.2中间相49 2.4离子晶体结构58 2.4.1离子晶体的结构规则59 2.4.2典型的离子晶体结构61 2.4.3硅酸盐的晶体结构66 2.5共价晶体结构70 2.6聚合物的晶态结构72 2.6.1聚合物的晶体形态72 2.6.2聚合物晶态结构的模型74 2.6.3聚合物晶体的晶胞结构75 2.7准晶态结构78 2.7.1一维准晶80 2.7.2二维准晶80 2.7.3二十面体准晶81 2.8液晶态结构81 2.8.1近晶型结构82 2.8.2向列型结构82 2.8.3胆甾型结构82 2.8.4柱状型结构83 2.9非晶态结构83 中英文主题词对照87 主要参考书目88 第3章晶体缺陷90 3.1点缺陷90 3.1.1点缺陷的形成90 3.1.2点缺陷的平衡浓度92 3.1.3点缺陷的运动93 3.2位错94 3.2.1位错的基本类型和特征94 3.2.2伯氏矢量97 3.2.3位错的运动101 3.2.4位错的弹性性质106 3.2.5位错的生成和增殖114 3.2.6实际晶体结构中的位错116 3.3表面及界面128 3.3.1外表面128 3.3.2晶界和亚晶界129 3.3.3孪晶界135 3.3.4相界135 中英文主题词对照138 主要参考书目139 第4章固态扩散140 4.1扩散的基本定律140 4.1.1菲克**定律140 4.1.2菲克第二定律141 4.1.3扩散方程的解142 4.2扩散的微观理论150 4.2.1随机行走与扩散150 4.2.2原子的跳跃和扩散系数151 4.3扩散机制154 4.3.1交换机制154 4.3.2间隙机制155 4.3.3空位机制与柯肯达尔效应155 4.3.4晶界扩散及表面扩散157 4.3.5位错扩散157 4.4扩散的驱动力与上坡扩散158 4.5反应扩散160 4.6影响扩散的因素161 4.6.1温度161 4.6.2压力161 4.6.3化学成分162 4.6.4材料的结构163 4.6.5晶体的缺陷164 4.6.6应力的作用164 4.7离子晶体中的扩散165 4.8高分子材料中的扩散167 中英文主题词对照170 主要参考书目171 第5章相图172 5.1相图的热力学基础172 5.1.1吉布斯自由能与成分的关系172 5.1.2相平衡的公切线法则174 5.1.3相图的几何热力学作图法175 5.2相图的基本知识177 5.2.1相图的建立177 5.2.2相律178 5.2.3杠杆定律179 5.2.4相图的类型和结构179 5.3单元相图180 5.4二元相图183 5.4.1二元匀晶相图183 5.4.2二元共晶相图187 5.4.3二元包晶相图192 5.4.4复杂二元相图的分析方法194 5.4.5FeC相图分析196 5.4.6SiO2Al2O3相图分析203 5.5三元相图206 5.5.1三元相图的基础206 5.5.2固态有限互溶的三元共晶相图212 5.5.3包共晶型三元系相图216 5.5.4具有四相平衡包晶转变的三元系相图218 5.5.5三元相图实例220 5.5.6三元相图小结225 5.6相图计算230 中英文主题词对照232 主要参考书目233 第6章材料的制取235 6.1凝固235 6.1.1凝固的热力学条件235 6.1.2形核236 6.1.3晶体长大242 6.1.4结晶动力学及生长形态245 6.1.5凝固后的晶粒大小248 6.1.6合金的凝固251 6.1.7铸锭宏观组织与缺陷257 6.2烧结261 6.2.1烧结驱动力262 6.2.2烧结时的物质传递263 6.2.3烧结技术265 6.2.4影响烧结的因素268 6.3高分子材料的合成270 6.3.1聚合反应的类别270 6.3.2聚合反应的基本原理与特征272 6.3.3聚合方法276 6.4气相沉积281 6.4.1平衡蒸气压282 6.4.2蒸发粒子（分子、原子）的平均自由程与碰撞几率284 6.4.3气体放电和低温等离子体285 6.4.4表面扩散294 6.4.5薄膜形核与生长297 中英文主题词对照301 主要参考书目302 第7章固态相变304 7.1固态相变的特点304 7.2固态相变的分类305 7.3固态相变热力学308 7.3.1相变的驱动力308 7.3.2新相的形核309 7.3.3新相的长大312 7.4固态相变动力学314 7.4.1固态相变动力学方程和曲线314 7.4.2钢加热时奥氏体形成动力学316 7.4.3过冷奥氏体等温转变动力学319 7.4.4过冷奥氏体连续冷却转变动力学322 7.5扩散型相变324 7.5.1脱溶分解324 7.5.2调幅分解330 7.5.3共析转变331 7.6马氏体转变333 7.6.1马氏体的组织、结构和性能334 7.6.2马氏体的转变特点338 7.6.3马氏体的回火转变344 7.7贝氏体转变351 7.7.1贝氏体的组织形态和性能351 7.7.2贝氏体转变的特点353 中英文主题词对照358 主要参考书目359 第8章材料加工成形的传热过程361 8.1液态成形的传热361 8.1.1液态成形的传热特点361 8.1.2液态成形的热效率362 8.1.3液态成形的温度场363 8.2塑性成形的传热365 8.2.1塑性成形的传热特点365 8.2.2塑性成形加热过程的热效率368 8.2.3塑性成形的温度场369 8.3焊接过程的传热370 8.3.1焊接过程的传热特点370 8.3.2焊接加热过程的热效率371 8.3.3焊接过程的温度场372 8.3.4焊接的热循环380 8.4热加工的化学冶金现象385 8.4.1焊接过程中的化学冶金特点385 8.4.2焊接化学冶金反应区386 8.4.3气体与液态金属的反应388 8.4.4熔渣与液态金属的反应392 中英文主题词对照396 主要参考书目397 第9章材料加工成形的流动现象与力学基础398 9.1熔融液体的流动性398 9.1.1熔融液体的水力学特性398 9.1.2熔融液体的流动性399 9.2熔融液体的充型能力404 9.2.1熔融液体充型能力的计算404 9.2.2影响充型能力的因素405 9.3材料的流变行为406 9.3.1材料流变的有关概念和模型406 9.3.2材料流变的本构方程408 9.3.3铸造合金的流变性能410 9.3.4材料的半固态加工412 9.4材料加工变形的力学基础414 9.4.1应力状态分析414 9.4.2应变状态分析421 9.4.3屈服准则426 9.4.4塑性变形时应力应变关系（本构方程）429 中英文主题词对照433 主要参考书目433 第10章材料的变形机理和回复、再结晶435 10.1弹性和黏弹性435 10.1.1弹性变形的本质435 10.1.2弹性变形的特征和弹性模量436 10.1.3弹性的不完整性438 10.1.4黏弹性439 10.2晶体的塑性变形440 10.2.1单晶体的塑性变形440 10.2.2多晶体的塑性变形451 10.2.3合金的塑性变形453 10.2.4塑性变形对材料组织与性能的影响459 10.3回复和再结晶464 10.3.1冷变形金属在加热时的组织与性能变化464 10.3.2回复466 10.3.3再结晶468 10.3.4晶粒长大475 10.3.5再结晶退火后的组织478 10.4热变形与动态回复、再结晶481 10.4.1动态回复与动态再结晶482 10.4.2热加工对组织性能的影响484 10.4.3蠕变485 10.4.4超塑性487 10.5陶瓷材料的变形特点489 10.6高聚物的变形特点491 中英文主题词对照494 主要参考书目495 元素周期表