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第1章 材料的结构 1

1.1 材料的组成 1

1.1.1 物质组成 1

1.1.2 原子的结构 2

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 5

1.2.1 金属键 5

1.2.2 离子键 6

1.2.3 共价键 7

1.2.4 范德瓦耳斯力 8

1.2.5 氢键 8

1.3 高分子链结构 8

1.3.1 近程结构 9

1.3.2 远程结构 10

1.4 材料的晶体结构 10

1.4.1 空间点阵和晶胞 10

1.4.2 晶向指数和晶面指数 12

1.4.3 三种典型的晶体结构 14

1.4.4 晶体的原子堆垛方式和间隙 16

1.4.5 多晶型结构 18

1.4.6 合金相结构 18

1.4.7 离子晶体结构 20

1.4.8 硅酸盐的晶体结构 22

1.4.9 聚合物的晶体结构 23

1.4.10 非晶体结构 24

思考与练习 24

第2章 金属材料 26

2.1 金属材料及其分类 26

2.2 金属的晶体结构 26

2.2.1 纯金属的晶体结构 26

2.2.2 合金的晶体结构 28

2.3 金属的晶体缺陷 31

2.4 金属及合金的组织 33

2.4.1 铁素体 33

2.4.2 奥氏体 34

2.4.3 渗碳体 35

2.4.4 珠光体 35

2.4.5 莱氏体 36

2.5 金属的结晶过程 36

2.5.1 液态金属的结构 36

2.5.2 金属的结晶过程 37

2.6 常见的金属材料 39

2.6.1 钢铁 39

2.6.2 铝合金 42

2.6.3 钛合金 42

2.6.4 镁合金 44

思考与练习 46

第3章 高分子材料 47

3.1 基本概念 47

3.1.1 概述 47

3.1.2 发展史 47

3.1.3 高分子的定义 49

3.1.4 高分子的特点 49

3.1.5 高分子的命名 50

3.1.6 高分子的分类 51

3.2 结构 52

3.2.1 高分子的结构概述 52

3.2.2 高分子链的近程结构——一级结构 53

3.2.3 高分子链的远程结构——二级结构 55

3.2.4 高分子的凝聚态结构——三级结构 56

3.2.5 高分子的相态结构——四级结构 57

3.3 塑料、橡胶与纤维 58

3.3.1 塑料的基本概念 58

3.3.2 橡胶的基本概念 61

3.3.3 纤维的基本概念 64

3.4 涂料与胶黏剂 67

3.4.1 涂料的基本概念 67

3.4.2 胶黏剂的基本概念 69

3.5 高分子复合材料 71

3.5.1 基本概念 71

3.5.2 基体相 72

3.5.3 增强相 73

3.5.4 制备方法 75

3.6 功能高分子材料 77

3.6.1 光电高分子材料 77

3.6.2 电活性高分子 79

3.6.3 其他功能高分子 80

思考与练习 84

第4章 无机非金属材料 85

4.1 概述 85

4.2 陶瓷 87

4.2.1 陶瓷的概念 87

4.2.2 陶瓷的发展 89

4.3 玻璃 89

4.3.1 玻璃的概念和发展 89

4.3.2 玻璃的组成与性质 91

4.4 水泥 93

4.4.1 水泥的概念和发展 93

4.4.2 水泥的水化和硬化 93

4.5 耐火材料 96

4.5.1 硅质耐火材料 97

4.5.2 镁质耐火材料 98

4.5.3 硅酸铝质耐火材料 98

4.5.4 碳质耐火材料 100

4.5.5 不定形耐火材料 100

4.5.6 轻质耐火材料 101

思考与练习 101

第5章 材料的成型与加工技术 102

5.1 金属材料的成形技术 102

5.1.1 铸造成形 102

5.1.2 塑性成形 112

5.1.3 粉末冶金成形 124

5.1.4 其他成形技术 124

5.2 高分子材料的成型 125

5.2.1 压制成型 125

5.2.2 挤出成型 128

5.2.3 注射成型 130

5.2.4 压延成型 132

5.3 无机材料的制备与成型 133

5.3.1 水泥制备 133

5.3.2 玻璃成型 134

5.3.3 陶瓷成型 137

5.3.4 耐火材料制备 139

思考与练习 140

第6章 材料焊接技术 141

6.1 概述 141

6.1.1 焊接技术的发展 141

6.1.2 焊接技术的简介 142

6.1.3 常见的焊接技术及特点 143

6.1.4 焊接技术的发展趋势 152

6.2 焊接方式 152

6.2.1 合金结构钢焊接 152

6.2.2 不锈钢及耐热钢焊接 153

6.2.3 有色金属的焊接 154

6.2.4 铸铁焊接 155

6.3 焊接冶金原理 156

6.3.1 焊接热过程 156

6.3.2 焊接化学冶金 158

6.4 焊接质量检测 159

思考与练习 160

第7章 功能材料 161

7.1 概述 161

7.2 光学材料 161

7.2.1 概述 161

7.2.2 激光材料 162

7.2.3 电光材料 163

7.2.4 声光材料 164

7.2.5 磁光材料 165

7.2.6 光纤材料 166

7.3 磁性材料 168

7.3.1 磁学基本原理 168

7.3.2 磁性材料的分类 169

7.3.3 典型的磁性材料 170

7.4 电性材料 172

7.4.1 导体材料 173

7.4.2 电阻材料 174

7.4.3 超导材料 175

7.5 非晶合金 178

7.5.1 非晶合金的特点 179

7.5.2 非晶合金的制备 180

7.5.3 非晶合金的应用 181

7.6 精细功能陶瓷材料 182

7.6.1 电功能陶瓷 183

7.6.2 其他功能陶瓷 186

7.7 形状记忆合金 190

7.7.1 形状记忆合金的原理 190

7.7.2 形状记忆合金的特性 191

7.7.3 形状记忆合金材料及其应用 192

7.8 储氢合金 193

7.8.1 储氢材料 193

7.8.2 储氢的原理 194

7.8.3 储氢材料的应用 194

思考与练习 195

第8章 新能源材料 197

8.1 太阳能材料 197

8.1.1 硅材料 198

8.1.2 多元化合物材料 198

8.1.3 有机聚合物材料 199

8.1.4 染料敏化太阳能电池材料 200

8.2 锂离子电池材料 200

8.2.1 锂离子电池工作原理 200

8.2.2 锂离子电池正极材料 201

8.2.3 锂离子电池负极材料 203

8.2.4 锂离子电池电解质 204

8.2.5 锂离子电池隔膜材料 205

8.3 超级电容器材料 205

8.3.1 超级电容器发展历史 205

8.3.2 超级电容器分类 206

8.3.3 超级电容器电极材料 207

8.3.4 超级电容器电解质 208

8.4 储氢材料 209

8.4.1 机械式储氢 210

8.4.2 物理吸附储氢 210

8.4.3 化学储氢 211

思考与练习 214

第9章 纳米材料 215

9.1 概念 215

9.2 制备 218

9.2.1 物理制备方法 218

9.2.2 化学制备方法 221

9.3 表征 226

9.3.1 成分分析 227

9.3.2 粒度分析 227

9.3.3 结构分析 228

9.3.4 形貌分析 229

9.4 特性 230

9.4.1 纳米效应 230

9.4.2 力学性能 231

9.4.3 热学性能 232

9.4.4 光学性能 232

9.4.5 电学性能 233

9.4.6 动力学特性 234

9.4.7 催化性能 234

9.4.8 生物性能 235

9.5 应用 235

9.5.1 纳米电子应用 236

9.5.2 微纳机电系统 237

9.5.3 纳米传感器 237

9.5.4 纳米催化剂 238

思考与练习 238

第10章 生物材料 239

10.1 金属生物材料 240

10.1.1 通用金属生物材料 240

10.1.2 形状记忆金属材料 242

10.1.3 金属生物材料的表面改性 244

10.2 高分子生物材料 246

10.2.1 不接触体液的高分子生物材料 246

10.2.2 长期接触体液的高分子生物材料 247

10.2.3 短期接触体液的高分子生物材料 254

10.3 无机生物材料 259

10.3.1 惰性陶瓷生物材料 259

10.3.2 活性陶瓷生物材料 261

思考与练习 262

参考文献 263