材料结构与性能PDF电子书下载

第1章 材料的结构与受力形变 1

1.1应力与应变 1

1.1.1应力 1

1.1.2应变 2

1.1.3应力-应变曲线 3

1.2材料的结构与弹性形变 4

1.2.1弹性形变的微观机制 4

1.2.2弹性形变的宏观规律 5

1.2.3弹性模量 6

1.2.4复合材料的弹性模量 8

1.2.5弹性比功 8

1.2.6滞弹性及弛豫性能 9

1.2.7弹性模量与某些物理参量关系 10

1.3材料的结构与塑性形变 13

1.3.1晶格滑移与孪晶 13

1.3.2滑移机制 15

1.3.3塑性形变的位错运动理论 15

1.3.4不同材料的塑性 19

1.3.5塑性性能的有关参量 21

1.3.6材料的超塑性 23

1.4材料的结构与高温蠕变 26

1.4.1高温蠕变曲线 26

1.4.2蠕变机理 27

1.4.3蠕变断裂 29

1.4.4陶瓷材料的高温蠕变 30

1.4.5耐火材料的结构与蠕变 34

习题与思考题 36

参考文献 36

第2章 材料的脆性断裂与强度 37

2.1固体材料的理论强度 37

2.2材料的断裂强度 38

2.2.1材料的断口特征 38

2.2.2裂纹尖端应力集中问题 40

2.2.3材料的断裂强度 41

2.2.4奥罗万对断裂强度的修正 43

2.3裂纹的起源与扩展的能量判据 44

2.3.1裂纹的起源 44

2.3.2裂纹扩展的能量判据 45

2.4材料的断裂韧性 46

2.4.1裂纹的扩展方式 46

2.4.2裂纹尖端应力场分析 46

2.4.3应力场强度因子及几何形状因子 47

2.4.4临界应力场强度因子及断裂韧性 47

2.4.5裂纹扩展的动力与阻力 49

2.4.6线弹性计算公式对试件尺寸的要求 49

2.4.7断裂韧性的测试方法 51

2.5材料的结构与强化增韧 51

2.5.1陶瓷材料的结构与强化 51

2.5.2陶瓷材料的增韧 54

2.5.3高分子材料的复合强化 57

2.5.4金属材料的结构与强韧化 58

2.6无机材料强度的统计性质 59

2.6.1无机材料强度波动分析 59

2.6.2强度的统计分析 59

2.6.3求应力函数的方法及韦伯分布 60

2.6.4韦伯函数中的m及σ0的求法 61

2.6.5有效体积的计算 61

2.6.6韦伯统计的应用实例 61

2.6.7两参数韦伯分布及应用 63

2.7材料的硬度 63

2.7.1硬度的表示方法 63

2.7.2纳米材料的硬度 65

2.8复合材料 65

2.8.1纤维复合材料的原则 66

2.8.2连续纤维单向强化复合材料的强度 66

2.8.3短纤维单向强化复合材料 68

2.8.4单向纤维增强SiC基复合材料的结构与性能 69

习题与思考题 70

参考文献 71

第3章 材料的结构与热学性能 72

3.1晶格热振动 72

3.1.1一维单原子晶格的线性振动 73

3.1.2一维双原子晶格的线性振动 74

3.2材料的结构与热膨胀 75

3.2.1材料的热膨胀与热膨胀系数 75

3.2.2固体材料热膨胀机理 77

3.2.3热膨胀和其他物理性能的关系 79

3.2.4复合材料的热膨胀 80

3.2.5低膨胀与零膨胀材料的结构特征 83

3.3材料的结构与热传导 91

3.3.1固体材料热传导的宏观规律 91

3.3.2固体材料热传导的微观机理 92

3.3.3材料结构与热导率的关系 94

3.3.4复相材料的热导率 100

3.4材料的结构与抗热冲击性能 101

3.4.1材料的抗热震性及其表示方法 101

3.4.2热应力 102

3.4.3抗热冲击断裂性 104

3.4.4抗热冲击损伤性 108

3.4.5材料结构与抗热震性的关系 109

习题与思考题 115

参考文献 115

第4章 材料的结构与磁学性能 117

4.1固体物质的磁性来源 117

4.1.1磁矩 117

4.1.2原子的磁性 118

4.1.3基本磁学性能 118

4.2固体物质的磁性分类 120

4.2.1抗磁性 120

4.2.2顺磁性 121

4.2.3铁磁性 121

4.2.4亚铁磁性 123

4.2.5反铁磁性 123

4.3磁畴与磁化曲线 124

4.3.1铁磁体中的能量 124

4.3.2磁畴 124

4.3.3磁化曲线和磁滞回线 125

4.4铁氧体的结构与磁性 128

4.4.1尖晶石型铁氧体 128

4.4.2石榴石型铁氧体 129

4.4.3磁铅石型铁氧体 129

4.5磁性材料的结构与性能 130

4.5.1软磁材料 130

4.5.2永磁材料的结构与性能 134

4.6磁性材料的物理效应 135

4.6.1磁致伸缩效应 135

4.6.2磁各向异性 135

4.6.3磁声效应 136

4.6.4磁光效应 136

4.6.5磁电效应 137

4.6.6巨磁阻效应 137

4.6.7磁致温差效应 138

习题与思考题 138

参考文献 138

第5章 材料结构与电导 139

5.1材料导电的本质 139

5.2金属材料的电导 140

5.3离子材料的电导 141

5.3.1离子电导率 141

5.3.2固体电解质的结构与基本性能 143

5.3.3典型的离子电导材料的结构与性能 144

5.4电子电导 147

5.4.1电子电导基本理论 147

5.4.2典型的光电材料的结构与性能简介 151

5.5材料的超导电性 152

5.5.1超导体的两个基本特性 152

5.5.2超导材料的三个参数 153

5.5.3超导体的分类及类型 153

5.5.4约瑟夫逊效应 154

5.5.5超导材料应用 154

5.6能带理论初步 154

5.6.1无限深势阱或自由电子论 154

5.6.2布洛赫定理 156

5.6.3简并微扰法与禁带宽度 157

习题与思考题 159

第6章 材料的结构与介电性能 161

6.1材料的结构与介质的极化 161

6.1.1材料在电场中的极化现象与介电常数 161

6.1.2电极化的微观机构 162

6.2高介晶体的结构与极化 170

6.2.1特殊晶体结构的内电场 170

6.2.2金红石晶体介电常数的计算 172

6.3无机材料的极化 174

6.3.1混合物法则 174

6.3.2陶瓷介质的极化 175

6.3.3介电常数的温度系数 175

6.4电介质的介质损耗 176

6.4.1介质损耗 176

6.4.2无机介质的结构与损耗 178

6.5材料的介电强度 181

6.5.1热击穿 181

6.5.2电击穿 182

6.5.3无机材料的击穿 184

6.6铁电性与结构的关系 186

6.6.1晶体的铁电性 186

6.6.2铁电体的结构与自发极化的微观机理 187

6.6.3铁电体的相变 191

6.6.4电畴结构 192

6.6.5铁电材料应用案例 193

6.7压电性与材料结构的关系 194

6.7.1压电效应 194

6.7.2压电振子及其参数 197

6.7.3压电性与晶体结构的关系 199

6.7.4压电材料的应用 200

习题与思考题 202

参考文献 203

第7章 材料的结构与光学性能 204

7.1材料的非线性光学性能 204

7.1.1非线性光学的概述 204

7.1.2非线性光学材料的结构和性能的关系 205

7.1.3非线性光学材料分类及性能 207

7.2材料的线性光学性能 208

7.2.1材料的结构与折射率 208

7.2.2材料的折射率与入射光频率的关系 210

7.3材料的表面特征与光泽 211

7.3.1表面反射率与折射率的关系 211

7.3.2镜面反射与漫反射 213

7.3.3釉表面结构与光泽 213

7.4材料的结构与透光性能 215

7.4.1材料对光的吸收 215

7.4.2材料的散射与折射率 217

7.4.3材料的结构与透光性 219

7.4.4材料的不透明性与乳浊 222

7.4.5半透明陶瓷的结构特征 225

7.5材料的颜色与呈色机理 226

7.5.1三原色和材料的颜色 226

7.5.2材料的着色与呈色机理 228

7.6新型光功能材料简介 230

7.6.1荧光材料 230

7.6.2激光材料 231

7.6.3光导纤维 231

7.6.4电光及声光材料 231

7.7材料的负折射和光子晶体 232

7.7.1材料的负折射 232

7.7.2光子晶体 234

习题与思考题 236

参考文献 236

第8章 材料表面结构与润湿性能 237

8.1疏水理论基础 237

8.1.1静态接触角理论 237

8.1.2滚动角理论 240

8.1.3表面粗糙度对润湿的影响 242

8.2 C/SiO2复合薄膜的微观结构与接触角 242

8.2.1 C/SiO2复合薄膜的显微结构 243

8.2.2 C/SiO2复合膜产生高接触角的机理 243

8.2.3“纳米针”结构 244

8.3浸润性转变（亲-疏水调控） 247

8.3.1溶剂控制浸润性转变 247

8.3.2热响应浸润性转变 247

8.3.3光响应浸润性转变 249

8.3.4自修复超疏水表面 250

习题与思考题 251

参考文献 252