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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塑性形变对金属材料组织与性能的影响 91

习题 94

第4章 二元合金相图及其分类 96

4.1相图的基本知识 97

4.1.1相平衡和相律 97

4.1.2二元相图的测定方法 98

4.1.3杠杆定律 99

4.2匀晶相图及固溶体凝固 100

4.2.1匀晶相图分析 100

4.2.2匀晶转变过程 101

4.2.3不平衡结晶过程 101

4.3共晶相图及其结晶过程 102

4.3.1共晶相图 102

4.3.2共晶系典型合金的平衡结晶过程及其组织 103

4.3.3共晶系典型合金的非平衡结晶及其组织 107

4.4包晶相图及其合金凝固 109

4.4.1包晶相图 109

4.4.2包晶合金的平衡结晶过程及其组织 110

4.4.3包晶合金的不平衡结晶过程 111

4.5其他类型的二元合金相图 112

4.6二元相图的分析和使用 116

4.6.1二元合金相图分析方法 116

4.6.2根据相图推测合金的性能 118

4.7铁碳相图 119

4.7.1铁碳相图的组元与基本相 119

4.7.2 Fe-Fe3C相图分析 121

4.7.3铁碳合金的平衡结晶过程及组织 123

4.7.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 129

习题 131

第5章 三元合金相图 132

5.1 三元合金相图的表示方法 133

5.2 元系平衡相的定量法则 135

5.2.1直线法则和杠杆定律 135

5.2.2重心定律 136

5.3三元匀晶相图 137

5.3.1相图的空间模型 137

5.3.2固溶体合金的结晶过程 137

5.3.3三元相图的截面图及投影图 138

5.4三元共晶相图 141

5.4.1组元在固态下完全不溶的共晶相图 141

5.4.2组元在固态有限溶解，具有共晶转变的相图 148

5.5三元合金相图实例分析 154

5.5.1 Fe-C-Si三元系的变温截面 154

5.5.2 Fe-C-Cr三元系的等温截面 155

5.6三元相图小结 157

习题 160

第6章 固体金属中的扩散 162

6.1表象理论 163

6.1.1菲克第一定律 163

6.1.2菲克第二定律 163

6.1.3菲克第二定律的应用 164

6.1.4互扩散 169

6.1.5反应扩散 171

6.2扩散的热力学分析 172

6.2.1扩散驱动力 172

6.2.2扩散原子迁移率 172

6.3扩散的微观机理 173

6.3.1扩散机制 173

6.3.2晶体中原子的跳动与扩散系数 175

6.3.3扩散激活能 177

6.4影响扩散的因素 178

6.4.1温度 178

6.4.2晶体结构 179

6.4.3成分 179

6.4.4应力 181

习题 181

第7章 金属和合金的凝固 183

7.1纯晶体的凝固 184

7.1.1液态金属的结构 184

7.1.2纯金属的凝固过程 184

7.1.3凝固的热力学条件 185

7.1.4晶核的形成 186

7.1.5晶核的长大 191

7.2合金的凝固 195

7.2.1平衡分配系数 195

7.2.2平衡凝固 195

7.2.3非平衡凝固 196

7.2.4固溶体合金凝固时溶质的再分配 198

7.2.5合金凝固中的成分过冷 202

7.3铸锭的组织与缺陷 205

7.3.1铸锭三晶区 205

7.3.2铸锭的缺陷 207

习题 209

第8章 回复与再结晶 210

8.1冷变形金属在加热时的组织与性能变化 211

8.1.1显微组织的变化 211

8.1.2冷变形金属中的储存能的变化 211

8.1.3性能的变化规律 212

8.2回复 213

8.2.1回复过程中微观结构的变化 213

8.2.2回复动力学 214

8.3再结晶 215

8.3.1形核与长大 216

8.3.2再结晶动力学曲线 217

8.3.3再结晶温度及其影响因素 219

8.3.4再结晶晶粒大小的控制 220

8.3.5再结晶后的晶粒长大 221

8.4金属的热加工 222

8.4.1动态回复和动态再结晶 223

8.4.2热加工后金属的组织与性能 224

习题 224

第9章 陶瓷材料 226

9.1陶瓷材料概论 227

9.2陶瓷的晶体结构 228

9.2.1离子晶体的结构规则 228

9.2.2陶瓷的晶体结构 230

9.3陶瓷的晶体缺陷 239

9.3.1点缺陷 239

9.3.2位错 241

9.4陶瓷材料的相图 242

9.4.1 SiO2-Al2 O3相图 242

9.4.2 CaO-SiO2-A12 O3三元相图 243

9.5陶瓷材料的变形 244

9.5.1陶瓷晶体的塑性变形 244

9.5.2非晶体陶瓷的变形 246

9.5.3陶瓷增韧 248

习题 249

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

参考文献 315