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绪论 1

第1章 固体材料结构的基本知识 8

1.1原子间的键合 8

1.1.1一次键 8

1.1.2二次键 10

1.1.3混合键 12

1.1.4结合能 12

1.1.5结合键与性能 13

1.2原子排列方式 14

1.3晶体材料的组织 15

1.4材料的稳态结构与亚稳态结构 16

第2章 材料的晶体结构 17

2.1晶体学基础 17

2.1.1空间点阵和晶胞 17

2.1.2晶系与布拉菲晶格 18

2.1.3晶向指标和晶面指标 19

2.2金属的晶体结构 23

2.2.1典型的金属晶体结构 23

2.2.2晶体结构中的原子堆垛 26

2.2.3晶体中原子间的间隙 27

2.2.4同素异晶转变 29

2.3陶瓷材料的晶体结构 29

2.3.1离子晶体结构 29

2.3.2共价晶体结构 34

2.3.3硅酸盐的晶体结构 35

第3章 高分子材料 41

3.1概述 41

3.1.1高分子材料的基本概念 41

3.1.2高分子材料的合成 43

3.1.3高分子材料的分类 44

3.2高分子材料的结构 44

3.2.1高分子链的结构 44

3.2.2高分子的聚集态结构 47

第4章 合金相结构 48

4.1固溶体 48

4.1.1置换固溶体 48

4.1.2间隙固溶体 51

4.1.3固溶体的微观不均匀性 52

4.1.4固溶体的性质 53

4.2金属化合物 54

4.2.1正常价化合物 54

4.2.2电子化合物 54

4.2.3间隙型化合物 55

4.2.4金属化合物的性质和应用 55

第5章 纯金属的凝固 57

5.1金属结晶的现象 57

5.1.1液态金属的结构 57

5.1.2过冷现象 57

5.1.3形核与长大过程 58

5.2金属凝固的热力学条件 59

5.3形核 59

5.3.1均匀形核 60

5.3.2非均匀形核 62

5.4长大 64

5.4.1液—固界面处的温度梯度 64

5.4.2液—固界面的微观结构 65

5.4.3晶核长大机制 65

5.4.4纯金属凝固时的生长形态 66

5.5凝固理论的应用 67

5.5.1细化晶粒 67

5.5.2定向凝固技术 69

5.5.3单晶体的制备 69

5.5.4非晶态合金的制备 70

第6章 固体中的扩散 72

6.1扩散定律 72

6.1.1菲克第一定律 72

6.1.2菲克第二定律 72

6.1.3扩散方程在工程中的应用举例 74

6.2扩散的本质 76

6.3扩散的驱动力及上坡扩散 77

6.4扩散机制 77

6.4.1间隙扩散机制 78

6.4.2空位扩散机制 78

6.4.3换位扩散机制 79

6.5影响扩散的因素 79

6.6反应扩散 80

第7章 二元相图及合金的凝固 82

7.1二元相图概论 82

7.1.1相律 82

7.1.2相图的表示方法 83

7.1.3相图的建立 83

7.1.4杠杆定律 83

7.2匀晶相图 84

7.2.1相图分析 84

7.2.2合金的平衡凝固 85

7.2.3合金的不平衡凝固 86

7.2.4枝晶偏析 87

7.3共晶相图 88

7.3.1相图分析 88

7.3.2典型合金的平衡凝固过程分析 88

7.3.3不平衡凝固 92

7.4包晶相图 93

7.4.1相图分析 93

7.4.2典型合金的平衡凝固过程分析 93

7.4.3不平衡凝固 95

7.5二元相图的分析及应用 95

7.5.1复杂二元相图的分析方法 95

7.5.2相图的应用 97

7.6铁碳合金相图 99

7.6.1铁碳合金的组元 99

7.6.2Fe-Fe3 C相图分析 100

7.6.3典型铁碳合金的平衡凝固 102

7.6.4含碳量对铁碳合金的组织与性能的影响 110

7.7二元合金的凝固理论 113

7.7.1合金凝固时溶质的分布 113

7.7.2成分过冷 118

7.7.3共晶组织的形态 121

7.7.4合金铸件的组织与缺陷 122

第8章 三元相图 128

8.1三元相图的成分表示方法 128

8.1.1等边三角形成分表示法 128

8.1.2等腰三角形成分表示法 129

8.1.3直角坐标成分表示法 129

8.1.4局部图形表示法 130

8.2三元平衡系统转变的定量法则 130

8.2.1直线法则与杠杆定律 130

8.2.2重心定律 130

8.3组元在液态及固态均无限溶解的相图 131

8.3.1相图分析 131

8.3.2匀晶相图的水平截面图和投影图 132

8.3.3匀晶相图的平衡结晶过程分析 134

8.3.4匀晶相图的变温截面图 134

8.4固态互不溶解的三元共晶相图 135

8.4.1相图分析 135

8.4.2截面图 137

8.4.3投影图 138

8.4.4相区接触法则 140

8.5固态有限互溶的三元共晶相图 140

8.5.1相图分析 140

8.5.2投影图 141

8.5.3截面图 143

8.6其他三元合金相图 146

8.6.1具有四相平衡包共晶反应的三元相图 146

8.6.2具有四相平衡包晶反应的三元相图 149

8.6.3形成稳定化合物的三元系相图 151

8.7三元合金相图应用举例 152

8.8三元相图小结 156

8.8.1单相状态 156

8.8.2两相状态 156

8.8.3三相平衡 156

8.8.4四相平衡 157

第9章 晶体中的缺陷 160

9.1点缺陷 160

9.1.1点缺陷的形成 161

9.1.2点缺陷的平衡浓度 162

9.1.3点缺陷的运动 163

9.2位错 164

9.2.1位错的基本类型和特征 165

9.2.2位错的柏氏矢量 168

9.2.3位错的运动 171

9.2.4位错的密度 179

9.2.5位错的弹性性质 180

9.2.6位错的生成和增殖 190

9.2.7实际晶体中的位错 193

9.3面缺陷 205

9.3.1外表面 205

9.3.2晶界和亚晶界 205

9.3.3孪晶界 210

9.3.4相界 211

第10章 材料的塑性变形 213

10.1金属变形的三个阶段 213

10.2单晶体的塑性变形 214

10.2.1滑移 214

10.2.2孪生 217

10.3多晶体的塑性变形 219

10.3.1多晶体塑性变形的特点 219

10.3.2细晶强化 219

10.4合金的塑性变形 220

10.4.1单相固溶体合金的塑性变形 220

10.4.2多相合金的塑性变形 223

10.5塑性变形对材料组织和性能的影响 225

10.5.1塑性变形对材料组织结构的影响 225

10.5.2塑性变形对材料性能的影响 226

10.5.3残余应力 227

第11章 回复和再结晶 228

11.1冷变形金属在加热时的变化 228

11.1.1显微组织的变化 228

11.1.2性能和能量变化 228

11.2回复 229

11.3再结晶 230

11.3.1再结晶过程 231

11.3.2再结晶动力学 234

11.3.3再结晶温度及其影响因素 235

11.3.4再结晶后的晶粒大小 237

11.4晶粒长大 238

11.4.1晶粒的正常长大 238

11.4.2晶粒的异常长大（二次再结晶） 240

11.5再结晶退火后的组织 241

11.5.1再结晶退火后的晶粒大小 241

11.5.2再结晶织构 241

11.5.3退火孪晶 242

11.6热加工 243

11.6.1动态回复与动态再结晶 243

11.6.2热加工后的组织与性能 246

参考文献 248