材料结构与性能PDF电子书下载

第1章　材料的原子和电子结构 1

1.1　材料的原子结构和键合特征 1

1.1.1 元素周期律和原子结构参数 1

1.1.2 化学键概念及其应用 4

1.1.3 化学键的性质 9

1.2　材料的电子结构 10

1.2.1 原子的电子排列 10

1.2.2 能带结构与物理性能 12

1.2.3 半导体材料的电子结构 16

参考文献 20

思考题 21

第2章　材料的晶体结构 23

2.1　晶体的几何构成 23

2.1.1 空间点阵 23

2.1.2　布拉菲点阵 26

2.1.3 晶体的对称性 28

2.1.4 晶体的物理性能与结构对称性间的关系 30

2.2　晶体的结合 32

2.2.1 原子间的结合力与结合能 32

2.2.2　纯金属晶体 33

2.2.3 离子晶体 33

2.2.4　共价晶体 34

2.2.5　分子晶体 35

2.3　液晶结构 36

2.3.1 热致液晶 36

2.3.2　溶致性液晶 37

2.3.3　聚合物液晶 37

2.3.4　液晶的物理性质 37

参考文献 38

思考题 38

第3章　晶体结构的缺陷 39

3.1　缺陷的定义及分类 39

3.2　点缺陷 39

3.2.1 空位和间隙原子的结构 39

3.2.2 空位和间隙原子的形成能与热平衡浓度 40

3.2.3 离子晶体的点缺陷 42

3.2.4　杂质缺陷 42

3.2.5 电子缺陷 43

3.2.6　缺陷化学基础 43

3.3　位错 46

3.3.1　位错的弹性性质 46

3.3.2　位错的能量与线张力 47

3.3.3　位错的受力 48

3.3.4　位错与其他缺陷间的交互作用 49

3.4　典型晶体中的位错 52

3.4.1　面心立方晶体中的位错 53

3.4.2　体心立方晶体中的位错 54

3.4.3 密排六方晶体中的位错 55

3.5　晶体的界面 56

3.5.1 晶界 56

3.5.2　相界面 59

3.5.3 反向畴界 60

3.5.4　铁电畴界 61

3.6　晶体缺陷与材料性能 61

3.6.1 缺陷对材料物理性能的影响 61

3.6.2　缺陷与材料的力学性能 62

参考文献 65

思考题 66

第4章　钢铁材料的组织与性能 67

4.1　马氏体组织与性能 67

4.1.1 马氏体的晶体结构 67

4.1.2 马氏体的组织形貌 68

4.1.3 马氏体组织的强度 69

4.1.4 马氏体组织的断裂韧性 71

4.1.5 马氏体组织的疲劳强度 72

4.2　贝氏体组织结构与性能 72

4.2.1 贝氏体的组织结构 72

4.2.2 贝氏体组织的强度 76

4.2.3　贝氏体组织的断裂韧性 77

4.2.4 贝氏体组织的疲劳强度 79

4.2.5 贝氏体／马氏体复相组织的性能 80

4.3　珠光体组织与性能 82

4.3.1　珠光体组织结构 82

4.3.2　珠光体组织的强度 83

4.3.3　珠光体组织的断裂韧性 84

4.3.4　珠光体组织的疲劳强度 85

参考文献 86

思考题 87

第5章　轻合金的组织与性能 88

5.1　铝及其合金的组织与性能 88

5.1.1　铝及其合金简介 88

5.1.2　铝合金组织与强化机理 89

5.1.3　铝合金的断裂韧性 95

5.1.4　铝合金的疲劳性能 97

5.2　镁及镁合金的组织结构与性能 99

5.2.1　镁及镁合金的基本特性 99

5.2.2　镁合金的组织特点 100

5.2.3　镁合金的强度 101

5.2.4　镁合金的断裂韧性 104

5.2.5　镁合金的疲劳强度 105

5.2.6　镁合金的蠕变性能 107

5.3　钛及钛合金的结构与性能 108

5.3.1　钛及钛合金的组织结构 108

5.3.2　钛合金的力学性能 111

参考文献 115

思考题 116

第6章　磁性材料及性能 117

6.1　材料的结构与磁性 117

6.1.1　材料的磁性 117

6.1.2　磁化过程 120

6.2　磁性材料 122

6.2.1 R-Fe-B的结构与性能 122

6.2.2 Sm2Fe17Nx的结构与性能 126

6.2.3　纳米晶复合磁性材料 128

参考文献 132

思考题 133

第7章　非晶合金材料 134

7.1　非晶合金与非晶态转变 134

7.2　非晶合金的结构特征 134

7.2.1　衍射法结构表征 135

7.2.2　短程有序 136

7.2.3　非晶结构模型 138

7.3　非晶合金的物理性能 139

7.3.1　力学性能 139

7.3.2　耐腐蚀性能 140

7.3.3　磁学性能 141

7.3.4　其他特性 142

7.4　大块非晶合金 143

7.4.1 大块非晶合金的晶化 143

7.4.2　大块非晶合金的制备 144

7.4.3　合金成分设计原则 144

7.4.4　重要大块非晶合金 146

7.4.5 大块非晶合金应用展望 148

参考文献 148

思考题 149

第8章　结构陶瓷的结构与性能 151

8.1　原子结合键与晶体类型 151

8.1.1 离子键与离子晶体 151

8.1.2　共价键与共价晶体 153

8.1.3　范德瓦尔斯键 154

8.1.4 陶瓷的典型晶体结构 154

8.1.5　硅酸盐的晶体结构 157

8.2　陶瓷材料的显微组织 158

8.3　陶瓷的强度与断裂 159

8.3.1 陶瓷的弹性模量 159

8.3.2　陶瓷材料的强度 161

8.3.3 陶瓷材料的塑性变形 162

8.3.4 陶瓷材料的断裂韧性 163

8.3.5 陶瓷材料的抗热震性能 166

8.3.6　氧化铝陶瓷 168

8.3.7 氧化锆陶瓷 170

8.3.8　氮化物陶瓷 173

参考文献 175

思考题 176

第9章　超导材料 177

9.1　超导材料的基本特性 177

9.2　超导微观理论 179

9.3　超导材料的结构和性质 180

9.3.1　低温超导材料 181

9.3.2　高温超导材料 183

9.4　超导材料的结构性能分析方法 188

9.5　超导材料的应用 190

参考文献 191

思考题 192

第10章　光学功能材料 193

10.1　光学功能材料的基本概念与分类 193

10.2　光学功能材料的结构设计 194

10.2.1　结构设计原理 194

10.2.2　结构设计方法 196

10.3　典型倍频晶体的结构与性能 197

10.3.1 铌酸锂晶体的结构与性能关系 197

10.3.2　磷酸二氢钾族晶体的结构与性能关系 201

10.3.3 硼酸盐晶体的结构与性能关系 203

参考文献 208

思考题 209