1 结晶学基础 1
1.1 晶体的基本概念与性质 1
1.1.1 晶体的基本概念 1
1.1.2 晶体的基本性质 2
1.2 晶体的宏观对称性 3
1.2.1 对称的概念 3
1.2.2 晶体的宏观对称操作与对称要素 3
1.2.3 对称型与点群 4
1.2.4 晶体的对称分类 5
1.3 布拉维点阵与晶胞 6
1.3.1 单位平行六面体的选取 6
1.3.2 十四种布拉维点阵（Bravais Lattice） 7
1.3.3 晶胞 9
1.4 点阵几何元素的表示法 9
1.4.1 空间点阵中坐标系的选取 9
1.4.2 结点位置的表示 10
1.4.3 晶面指数（晶面的表示法） 11
1.4.4 晶向符号 12
1.4.5 晶面与晶向的关系、晶带轴定理 13
习题与思考题 15
2 晶体结构 16
2.1 晶体化学基本原理 16
2.1.1 晶体中的化学键 16
2.1.2 原子半径与离子半径 18
2.1.3 球体紧密堆积原理 18
2.1.4 配位数与配位多面体 21
2.1.5 离子的极化 22
2.1.6 鲍林规则 23
2.2 单质晶体结构 26
2.2.1 典型金属的晶体结构 26
2.2.2 多晶型性 28
2.2.3 非金属元素单质的晶体结构 29
2.3 典型无机化合物的晶体结构类型 31
2.3.1 AX型无机化合物晶体结构 31
2.3.2 AX2型无机化合物晶体结构 35
2.3.3 A2X3型无机化合物晶体结构 36
2.3.4 ABO3型无机化合物的晶体结构 37
2.3.5 AB2O4型无机化合物（尖晶石）的晶体结构 39
2.4 硅酸盐晶体结构 41
2.4.1 硅酸盐晶体的共同特点 41
2.4.2 岛状结构硅酸盐晶体 41
2.4.3 组群状结构硅酸盐晶体 43
2.4.4 链状结构硅酸盐晶体 44
2.4.5 层状结构硅酸盐晶体 46
2.4.6 架状结构硅酸盐晶体 47
习题与思考题 52
3 晶体结构缺陷 53
3.1 点缺陷 53
3.1.1 点缺陷的分类 53
3.1.2 点缺陷的符号表示方法 55
3.1.3 热缺陷浓度的计算 57
3.1.4 点缺陷的化学平衡 58
3.2 固溶体 59
3.2.1 概述 59
3.2.2 固溶体的分类 60
3.2.3 置换型固溶体 61
3.2.4 组分缺陷 62
3.2.5 填隙型固溶体 63
3.2.6 形成固溶体后对晶体性质的影响 63
3.3 非化学计量化合物 64
3.3.1 阴离子缺位型 64
3.3.2 阳离子填隙型 65
3.3.3 阴离子填隙型 66
3.3.4 阳离子缺位型 67
3.3.5 非化学计量化合物的性质 68
3.4 位错 68
3.4.1 位错的概念 68
3.4.2 完整晶体的塑性变形方式 68
3.4.3 位错的基本类型 69
3.4.4 位错的伯格斯矢量 72
3.4.5 位错的运动 73
3.4.6 位错的能量 76
3.5 面缺陷 76
3.5.1 晶界 77
3.5.2 堆积层错 79
3.5.3 反映孪晶面 80
习题与思考题 80
4 熔融体与玻璃体的结构与性质 82
4.1 熔体的结构与性质 82
4.1.1 对熔体结构的一般认识 82
4.1.2 硅酸盐熔体结构 83
4.2 熔体的性质 85
4.2.1 熔体的黏度 85
4.2.2 熔体的表面张力与表面能 89
4.3 玻璃的形成 90
4.3.1 玻璃的通性 90
4.3.2 玻璃形成的方法与物质 92
4.3.3 形成玻璃的条件 94
4.4 玻璃结构学说 100
4.4.1 晶子学说 100
4.4.2 无规则网络学说 102
4.4.3 两大学说的比较与发展 105
4.5 常见玻璃类型 106
4.5.1 硅酸盐玻璃 106
4.5.2 硼酸盐玻璃 108
4.5.3 磷酸盐玻璃 110
4.5.4 锗酸盐玻璃 111
习题与思考题 111
5 固体的表面与界面 113
5.1 固体的表面及其结构 113
5.1.1 固体的表面特征 113
5.1.2 固体的表面类型 114
5.1.3 固体的表面结构 116
5.1.4 固体的表面能 118
5.2 固体的界面行为 119
5.2.1 弯曲表面效应 120
5.2.2 润湿与黏附 122
5.2.3 吸附与表面改性 125
5.3 固体的界面 127
5.3.1 晶界 127
5.3.2 多晶体的晶界构形 128
5.3.3 晶界应力 129
5.4 黏土-水系统胶体化学 131
5.4.1 黏土的荷电性 131
5.4.2 黏土的离子吸附与交换 133
5.4.3 黏土胶体的电动性质 134
5.4.4 黏土-水系统的胶体性质 137
5.4.5 瘠性料的悬浮与塑化 141
习题与思考题 143
6 材料系统中的相平衡与相图 145
6.1 相平衡及其研究方法 145
6.1.1 相平衡的基本概念 145
6.1.2 材料系统中的吉布斯相律（Gibbs Phase Rule） 148
6.1.3 相平衡的研究方法 149
6.2 单元系统相图 150
6.2.1 水的单元系统相图 150
6.2.2 具有同质多晶转变的单元系统相图 151
6.2.3 具有可逆（双向的）与不可逆（单向的）的多晶转变的相图 152
6.2.4 单元系统专业相图 153
6.3 二元系统相图 156
6.3.1 二元系统相图的表示方法及杠杆规则 156
6.3.2 二元系统相图的基本类型 157
6.3.3 二元系统专业相图 166
6.4 三元系统相图 171
6.4.1 三元系统组成表示方法 171
6.4.2 浓度三角形的性质 172
6.4.3 三元系统相图的构成要素 174
6.4.4 判读三元系统相图的几条重要规则 177
6.4.5 三元系统相图的基本类型 179
6.4.6 三元系统专业相图 192
6.5 四元系统 201
6.5.1 四元系统组成的表示方法 202
6.5.2 浓度四面体的性质 202
6.5.3 具有一个低共熔点的四元系统相图 203
6.5.4 生成化合物的四元系统相图 204
习题与思考题 212
7 材料中的扩散 216
7.1 菲克扩散定律 216
7.1.1 固体材料中质点扩散的特点 216
7.1.2 菲克第一定律 217
7.1.3 菲克第二定律 217
7.1.4 菲克定律的应用 218
7.2 扩散系数与扩散推动力 222
7.2.1 扩散系数的物理意义 222
7.2.2 扩散过程的推动力 223
7.3 扩散的微观机制 225
7.3.1 空位扩散机制 225
7.3.2 间隙扩散机制 226
7.3.3 杂质离子固溶引起的空位扩散 226
7.3.4 非化学计量氧化物中的扩散 227
7.4 影响扩散系数的因素 229
7.4.1 扩散系数的内在影响因素 229
7.4.2 扩散系数的外在影响因素 230
习题与思考题 232
8 材料中的固相反应 234
8.1 固相反应概述 234
8.1.1 固相反应特征 234
8.1.2 固相反应分类 235
8.2 固相反应机理 235
8.2.1 相界面上化学反应机理 235
8.2.2 相界面上反应与离子扩散的关系 236
8.3 固相反应动力学 237
8.3.1 固相反应的一般动力学关系 237
8.3.2 由化学反应所控制的动力学关系 239
8.3.3 由扩散所控制的动力学关系 241
8.3.4 由升华速率控制的动力学关系 246
8.3.5 反应条件改变对动力学控制过程的影响 246
8.3.6 过渡范围 247
8.4 影响固相反应的因素 247
8.4.1 反应物化学组成的影响 247
8.4.2 反应物颗粒尺寸及均匀性的影响 248
8.4.3 反应温度的影响 249
8.4.4 压力和气氛的影响 250
8.4.5 反应物活性的影响 250
8.5 材料系统中的热力学 251
8.5.1 热力学应用计算方法 251
8.5.2 材料系统中热力学应用举例 256
习题与思考题 266
9 材料中的相变 269
9.1 相变的分类 269
9.1.1 按热力学分类 269
9.1.2 按相变方式分类 271
9.1.3 按质点迁移特征分类 271
9.2 液相-固相的转变——成核生长相变 271
9.2.1 相变的条件 272
9.2.2 晶核形成过程 273
9.2.3 晶体生长速率 277
9.2.4 总的结晶速率 278
9.2.5 析晶过程 280
9.2.6 影响析晶能力的因素 281
9.2.7 微晶玻璃相变 282
9.3 固相-固相转变 283
9.3.1 固态相变的特点 283
9.3.2 同质多晶转变 284
9.3.3 马氏体转变 284
9.3.4 有序无序转变 287
9.4 液相-液相的转变 287
9.4.1 液相的不混溶性（玻璃的分相） 288
9.4.2 分相的本质 289
9.4.3 分相对玻璃性质的影响 291
习题与思考题 292
10 材料的烧结 293
10.1 烧结概述 293
10.1.1 烧结过程 293
10.1.2 与烧结有关的一些概念 294
10.1.3 烧结分类 295
10.2 烧结机理 295
10.2.1 烧结推动力 295
10.2.2 烧结机理 297
10.3 固相烧结动力学 301
10.3.1 烧结模型 301
10.3.2 烧结初期特征和动力学 303
10.3.3 烧结中期动力学关系 307
10.3.4 烧结后期动力学关系 307
10.4 液相烧结动力学关系 308
10.4.1 液相烧结的特点 308
10.4.2 溶解沉淀传质过程动力学关系 309
10.4.3 黏性或塑性流动传质烧结的动力学关系 312
10.4.4 各种烧结传质机理分析比较 313
10.5 晶粒生长与二次再结晶 314
10.5.1 晶粒生长 315
10.5.2 二次再结晶 318
10.6 影响烧结的因素 320
10.6.1 原始粉料的粒度 320
10.6.2 原料种类、烧结温度与保温时间 320
10.6.3 物料活性 321
10.6.4 外加剂的作用 322
10.6.5 烧结气氛 323
10.6.6 成型压力 323
10.7 特种烧结方法 324
10.7.1 热压烧结（Hot Pressing Sintering） 324
10.7.2 高温等静压烧结（High Isostatic Pressing Sintering,HIP） 325
10.7.3 放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering,SPS） 327
10.7.4 微波烧结（Microwave Sintering） 328
10.7.5 反应烧结（Reactive Sintering） 329
习题与思考题 329
附录 331
附录Ⅰ 有效离子半径 331
附录Ⅱ 单位换算和基本物理常数 335
附录Ⅲ 国际单位制中基本常数的值 336
参考文献 337