材料科学基础（第2版）PDF电子书下载

第1章 金属的晶体结构 1

1.1 原子间的键合 2

1.1.1 离子键 2

1.1.2 共价键 3

1.1.3 金属键 3

1.1.4 范德瓦尔斯键 4

1.1.5 氢键 4

1.2 晶体学基础 5

1.2.1 空间点阵 5

1.2.2 晶向指数和晶面指数 9

1.2.3 晶体的对称性 13

1.2.4 极射投影 16

1.3 纯金属的晶体结构 19

1.3.1 三种典型的金属晶体结构 19

1.3.2 金属的多晶型性 25

1.4 合金相结构 25

1.4.1 固溶体 25

1.4.2 中间相 32

习题 36

第2章 晶体缺陷 38

2.1 引言 39

2.2 点缺陷 39

2.2.1 点缺陷的形成 39

2.2.2 非化学计量结构缺陷 40

2.2.3 点缺陷的平衡浓度 41

2.2.4 点缺陷的运动 43

2.3 位错 43

2.3.1 位错的基本类型和特征 44

2.3.2 柏氏回路及柏氏矢量 46

2.3.3 作用在位错上的力和位错的运动 50

2.3.4 位错的应力场及位错与晶体缺陷间的交互作用 53

2.3.5 位错的分解与合成 61

2.4 材料中的面缺陷 64

2.4.1 固体表面 65

2.4.2 固体界面 68

习题 75

第3章 材料的形变 78

3.1 引言 79

3.2 金属材料的形变 79

3.2.1 金属形变基础 79

3.2.2 金属的弹性形变 81

3.2.3 滑移系统 82

3.2.4 单晶体的塑性形变 85

3.2.5 多晶体的塑性形变 88

3.2.6 合金的塑性变形 90

3.2.7 塑性形变对金属材料组织与性能的影响 93

习题 96

第4章 二元合金相图及其分类 98

4.1 相图的基本知识 99

4.1.1 相平衡和相律 99

4.1.2 二元相图的测定方法 100

4.1.3 杠杆定律 101

4.2 匀晶相图及固溶体凝固 102

4.2.1 匀晶相图分析 102

4.2.2 匀晶转变过程 103

4.2.3 不平衡结晶过程 103

4.3 共晶相图及其结晶过程 104

4.3.1 共晶相图 104

4.3.2 共晶系典型合金的平衡结晶过程及其组织 105

4.3.3 共晶系典型合金的非平衡结晶及其组织 109

4.4 包晶相图及其合金凝固 111

4.4.1 包晶相图 111

4.4.2 包晶合金的平衡结晶过程及其组织 112

4.4.3 包晶合金的不平衡结晶过程 113

4.5 其他类型的二元合金相图 114

4.6 二元相图的分析和使用 118

4.6.1 二元合金相图分析方法 118

4.6.2 根据相图推测合金的性能 120

4.7 铁碳相图 121

4.7.1 铁碳相图的组元与基本相 121

4.7.2 Fe-Fe3 C相图分析 123

4.7.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织 125

4.7.4 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 131

习题 133

第5章 三元合金相图 134

5.1 三元合金相图的表示方法 135

5.2 三元系平衡相的定量法则 137

5.2.1 直线法则和杠杆定律 137

5.2.2 重心定律 138

5.3 三元匀晶相图 139

5.3.1 相图的空间模型 139

5.3.2 固溶体合金的结晶过程 139

5.3.3 三元相图的截面图及投影图 140

5.4 三元共晶相图 143

5.4.1 组元在固态下完全不溶的共晶相图 143

5.4.2 组元在固态有限溶解，具有共晶转变的相图 150

5.5 三元合金相图实例分析 156

5.5.1 Fe-C-Si三元系的变温截面 156

5.5.2 Fe-C-Cr三元系的等温截面 157

5.6 三元相图小结 159

习题 162

第6章 固体金属中的扩散 164

6.1 表象理论 165

6.1.1 菲克第一定律 165

6.1.2 菲克第二定律 165

6.1.3 菲克第二定律的应用 166

6.1.4 互扩散 171

6.1.5 反应扩散 173

6.2 扩散的热力学分析 174

6.2.1 扩散驱动力 174

6.2.2 扩散原子迁移率 174

6.3 扩散的微观机理 175

6.3.1 扩散机制 175

6.3.2 晶体中原子的跳动与扩散系数 177

6.3.3 扩散激活能 179

6.4 影响扩散的因素 180

6.4.1 温度 180

6.4.2 晶体结构 181

6.4.3 成分 181

6.4.4 应力 183

习题 183

第7章 金属和合金的凝固 185

7.1 纯晶体的凝固 186

7.1.1 液态金属的结构 186

7.1.2 纯金属的凝固过程 186

7.1.3 凝固的热力学条件 187

7.1.4 晶核的形成 188

7.1.5 晶核的长大 193

7.2 合金的凝固 197

7.2.1 平衡分配系数 197

7.2.2 平衡凝固 197

7.2.3 非平衡凝固 198

7.2.4 固溶体合金凝固时溶质的再分配 200

7.2.5 合金凝固中的成分过冷 204

7.3 铸锭的组织与缺陷 207

7.3.1 铸锭三晶区 207

7.3.2 铸锭的缺陷 209

习题 211

第8章 回复与再结晶 212

8.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 213

8.1.1 显微组织的变化 213

8.1.2 冷变形金属中的储存能的变化 213

8.1.3 性能的变化规律 214

8.2 回复 215

8.2.1 回复过程中微观结构的变化 215

8.2.2 回复动力学 216

8.3 再结晶 217

8.3.1 形核与长大 218

8.3.2 再结晶动力学曲线 219

8.3.3 再结晶温度及其影响因素 221

8.3.4 再结晶晶粒大小的控制 222

8.3.5 再结晶后的晶粒长大 223

8.4 金属的热加工 224

8.4.1 动态回复和动态再结晶 225

8.4.2 热加工后金属的组织与性能 226

习题 226

第9章 陶瓷材料 228

9.1 陶瓷材料概论 229

9.2 陶瓷的晶体结构 230

9.2.1 离子晶体的结构规则 230

9.2.2 陶瓷的晶体结构 232

9.3 陶瓷的晶体缺陷 241

9.3.1 点缺陷 241

9.3.2 位错 243

9.4 陶瓷材料的相图 244

9.4.1 SiO2-Al2O3相图 244

9.4.2 CaO-SiO2-Al2O3三元相图 245

9.5 陶瓷材料的变形 246

9.5.1 陶瓷晶体的塑性变形 246

9.5.2 非晶体陶瓷的变形 248

习题 250

第10章 高分子材料 251

10.1 高分子材料概述 252

10.1.1 高分子材料的基本概念 252

10.1.2 高分子材料的分类 253

10.2 高分子材料的制备 255

10.2.1 连锁聚合 255

10.2.2 逐步聚合反应 259

10.2.3 高分子共混物的制备 260

10.3 高分子材料的结构 264

10.3.1 分子的链结构 264

10.3.2 高分子材料的聚集态结构 266

10.3.3 高分子材料共混物的形态结构 273

10.4 高分子材料的性能和断裂 275

10.4.1 高分子材料的力学性能 275

10.4.2 高分子材料的断裂 279

10.4.3 高分子材料的耐热性能 283

习题 284

第11章 复合材料 286

11.1 复合材料概论 287

11.1.1 复合材料的发展概况 287

11.1.2 复合材料的命名和分类 287

11.2 复合材料的增强体 288

11.2.1 增强体的概念 288

11.2.2 增强体的分类及原理 289

11.3 金属基复合材料 295

11.3.1 金属基复合材料的种类和性能 296

11.3.2 金属基复合材料的制造工艺 299

11.4 陶瓷基复合材料 300

11.4.1 陶瓷基复合材料的种类 300

11.4.2 陶瓷基复合材料的性能特征 303

11.5 聚合物基复合材料 305

11.5.1 聚合物基复合材料的种类和性能特点 305

11.5.2 几种常用的纤维增强体 306

11.5.3 热固性和热塑性聚合物基复合材料 311

习题 313

第12章 材料强化与韧化 315

12.1 细晶强化 316

12.2 固溶强化 317

12.3 变形强化 319

12.3.1 位错的增殖 319

12.3.2 位错的交割 321

12.3.3 面角位错引发的强化 323

12.4 弥散强化 324

12.4.1 不可变形粒子的强化作用 325

12.4.2 可变形粒子的强化作用 326

12.5 陶瓷中的相变增韧 327

12.5.1 相变增韧 327

12.5.2 微裂纹增韧 329

12.6 高聚物的强化与韧化 330

12.6.1 高聚物的强化原理 330

12.6.2 高聚物的韧化原理 331

习题 333

参考文献 334