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目录 1

第一章 物质和能量 1

1.1 物质的组成 1

1.2 物质的状态 2

1.3 能量和物质 4

1.4 相变 8

1.5 稳定性：熵和自由能 11

1.6 转变速率 12

1.7 实际材料的重要性 14

第二章 原子结构 16

2.1 原子 16

2.2 核 16

2.3 电子 17

2.4 量子数 18

2.5 能级 20

2.6 电子排布 22

2.7 电离能 24

2.8 电子亲合能 27

2.9 原子尺寸 28

2.10 原子之间的相互作用 28

第三章 化学键合 34

3.1 化学键的类型 34

3.2 离子键合 36

3.3 晶格能计算 38

3.4 博恩-哈伯循环 40

3.5 共价键合 43

3.6 极性共价键合 46

3.7 杂化 47

3.8 共振 49

3.9 电负性 50

3.10 金属键合 52

3.11 氢键 53

3.12 物理键的其他类型 54

第四章 分子轨道 57

4.1 分子轨道的概念 57

4.2 分子轨道的分类 57

4.3 简单分子中的电子能级 60

4.4 碳的化合物 64

4.5 固体中的能带 66

4.6 绝缘体和导体 71

4.7 状态密度和晶体中的结合能 72

第五章 有机化合物 80

5.1 烃 80

5.2 烃中的键合 82

5.3 基团和官能团 84

5.4 同分异构 85

5.5 有机化合物的结晶 86

5.6 有机反应 87

5.7 分子量 93

5.8 天然聚合物的结构 95

第六章 聚合物 99

6.1 分类 99

6.2 碳链聚合物 100

6.3 杂链聚合物 101

6.4 结晶和玻璃化转变 104

6.5 聚合物晶体 109

6.6 弹性体 111

6.8 添加剂 113

6.7 半有机聚合物 113

第七章 无机固体 117

7.1 无机玻璃 117

7.2 凝胶 120

7.3 硅酸盐 122

7.4 离子固体 127

7.5 共价固体 128

7.6 其他原子固体 132

第八章 金属 137

8.1 键合 137

8.2 晶胞和晶体结构 139

8.3 同素异构 143

8.4 合金 144

8.5 金属晶体的生核 145

8.6 铸锭的凝固 146

8.7 单晶生长 147

8.8 金属的形变过程 149

第九章 晶体几何学 154

9.1 晶系和布拉维晶格 154

9.2 结点和原子位置 158

9.3 原子面 159

9.4 晶向 161

9.5 六方晶系的米勒-布拉维指数 163

9.6 晶面距和立方晶系对X射线的衍射 165

第十章 结构不完整性 170

10.1 不完整性的类型 170

10.2 杂质原子 170

10.3 点缺陷 173

10.4 线缺陷：刃型位错 174

10.5 刃型位错的相互作用 178

10.6 螺型位错和混合位错 180

10.7 面缺陷 183

第十一章 表面和界面 189

11.1 表面能和表面张力 189

11.2 液体表面张力的测定 190

11.3 固体的表面能 192

11.4 吸附 195

11.5 浸润 195

11.6 粘附 196

11.7 摩擦和磨损 198

11.8 玻璃化和烧结 200

第十二章 扩散 203

12.1 扩散现象 203

12.2 金属中的体积扩散机制 205

12.3 离子固体和共价固体中的体积扩散 208

12.4 其它类型的扩散 210

12.5 非晶体中的扩散 211

12.6 扩散的数学描述 212

12.7 固态烧结 216

第十三章 化学平衡和反应速率 220

13.1 平衡和自由能 220

13.2 自由能和平衡常数 221

13.3 化学反应的速率——浓度的影响 225

13.4 化学反应的速率——除浓度以外的因素 227

13.5 凝固和熔化的动力学 231

第十四章 电化学反应 237

14.1 导电 237

14.2 电解 238

14.3 浓度单位 241

14.4 原电池 242

14.5 标准电极电位 243

14.6 自由能变化和浓差电池 246

14.7 燃料电池 249

14.8 非平衡效应——极化 250

14.9 电极动力学和活性极化 253

第十五章 腐蚀和氧化 261

15.1 腐蚀 261

15.2 电化学腐蚀的类型 262

15.3 铁锈 266

15.4 腐蚀反应 267

15.5 钝化 271

15.6 防蚀 273

15.8 金属表面氧化物膜的出现和成长 277

15.7 氧化 277

第十六章 相图 285

16.1 单组元物质 285

16.2 固态完全溶解的二元系 288

16.3 热分析和相图 293

16.4 二元共晶系 295

16.5 二元系中的其它三相反应 299

16.6 中间相 302

16.7 多元系 304

16.8 相平衡的热力学 306

16.9 吉布斯相律 311

第十七章 相变 317

17.1 相变的障碍 317

17.2 生核 318

17.3 长大和总转变速率 322

17.4 固体中扩散控制的转变 326

17.5 固体中的马氏体转变 330

17.6 凝固 332

第十八章 结构和性能的变化 340

18.1 结构与性能之间的关系 340

18.2 冷加工和退火 341

18.3 钢中的珠光体和贝氏体 346

18.4 钢中的马氏体 349

18.5 铸铁 354

18.6 脱溶过程 356

18.7 陶瓷的结构和性能 359

18.8 聚合物的结构与性能的关系 361

18.9 复合材料 366

18.10 纤维复合材料 369

18.11 宏观复合材料 371

第十九章 弹性 376

19.1 应力和应变 376

19.2 拉伸试验 379

19.3 弹性性质 381

19.4 线性弹性的基础 382

19.5 聚合物弹性 387

19.6 粘弹性的一种模型 391

19.7 滞弹性 392

第二十章 永久形变 399

20.1 形变的类型 399

20.2 塑性流动的机理 399

20.3 单晶体的滑移 402

20.4 位错的运动和产生 406

20.5 多晶体的塑性形变 409

20.6 金属中的强化机理 413

20.7 温度效应和应变速率效应 418

20.8 粘性流动 421

第二十一章 机械破坏 428

21.1 拉伸断裂 428

21.2 金属的延性断裂 429

21.3 脆性断裂 430

21.4 延性-脆性转变和准脆性 435

21.5 疲劳破坏 442

21.6 蠕变破坏 447

21.7 脆化 449

第二十二章 固体的导电 457

22.1 导电 457

22.2 离子导体 459

22.3 金属的导电：自由电子模型 460

22.4 导体、半导体和绝缘体：再用能带理论 463

22.5 超导性 466

第二十三章 半导体 475

23.1 本征半导体 475

23.2 载流子的密度 475

23.3 载流子的迁移率 476

23.4 掺杂半导体 477

23.5 电导率随温度的变化 480

23.6 半导化合物 481

23.7 半导体结 484

第二十四章 材料的热学性质 491

24.1 热能和热容 491

24.2 热膨胀 496

24.3 导热 499

24.4 热电效应 504

第二十五章 磁性 516

25.1 磁性的概念 516

25.2 抗磁性和顺磁性 519

25.3 铁磁性 521

25.4 反铁磁性和亚铁磁性 525

25.5 磁畴 526

25.6 软磁材料 529

25.7 硬磁材料 532

25.8 铁氧体 536

第二十六章 电介质材料 541

26.1 基本概念 541

26.2 极化的类型 544

26.3 极化强度对频率和温度的依赖性 547

26.4 功率损耗、绝缘强度和电介质的应用 549

26.5 陶瓷电介质 551

26.6 铁电性和压电性 556

第二十七章 光学性质 564

27.1 电磁辐射及其与原子的相互作用 564

27.2 电子发射 567

27.3 反射、吸收和透射 569

27.4 金属的光学性质 571

27.5 非金属的光学性质 572

27.6 电子缺陷和颜色 575

27.7 发光 578

27.8 激光 579

国际单位制基本单位 583

国际单位制中倍数和约数的词头名称 584

一些物理常数 584

转换因子 585