第1章晶体学基础 1
1.1晶体的周期性和空间点阵 1
1.1.1晶体与晶体学 1
1.1.2晶体点阵与空间点阵 3
1.2布拉菲点阵 5
1.3晶向指数与晶面指数 8
1.3.1晶向指数 8
1.3.2晶面指数 9
1.3.3六方晶系的晶向指数与晶面指数 11
1.4晶面间距、晶面夹角和晶带定理 12
1.4.1晶面间距 12
1.4.2晶面夹角 13
1.4.3晶带定理 13
1.5晶体的对称性 14
1.5.1宏观对称元素 14
1.5.2 32种点群 16
1.5.3微观对称元素 18
1.5.4空间群 20
1.6极射投影 21
1.6.1参考球和极射投影 21
1.6.2吴氏网 22
1.6.3标准投影图 23
第2章 固体材料的结构 25
2.1基础知识 25
2.1.1原子结构 25
2.1.2能级图和原子的电子结构 25
2.1.3周期表与周期性 29
2.1.4晶体中的原子结合 32
2.2金属及合金相的晶体结构 36
2.2.1元素的晶体结构 36
2.2.2典型金属的晶体结构 37
2.2.3合金相的晶体结构 47
2.3陶瓷的晶体结构 69
2.3.1概述 69
2.3.2离子晶体结构 70
2.3.3硅酸盐晶体结构 82
2.3.4同质异构现象 88
2.4非晶、准晶和纳米晶 89
2.4.1非晶态材料 89
2.4.2准晶的结构 99
2.4.3纳米晶的结构 102
2.5高分子的链结构及聚集态结构 104
2.5.1高分子链的组成和构造（近程结构） 104
2.5.2高分子链的构象（远程结构） 109
2.5.3高聚物的晶态结构 120
2.5.4高聚物的非晶态、取向及液晶态结构 128
2.5.5高分子合金的织态结构 132
2.6复合材料的细观结构 134
2.6.1复合材料及其组成 134
2.6.2复合材料的细观结构 136
第3章 固体中的扩散 139
3.1扩散定律及其应用 139
3.1.1扩散第一定律 139
3.1.2扩散第二定律 140
3.1.3扩散第二定律的解及其应用 141
3.2扩散微观理论与机制 144
3.2.1原子跳动和扩散距离 144
3.2.2原子跳动和扩散系数 146
3.2.3扩散的微观机制 147
3.2.4扩散激活能 150
3.3达肯方程 152
3.3.1柯肯达尔效应 152
3.3.2达肯方程与互扩散系数 152
3.4扩散的热力学分析 154
3.4.1扩散的驱动力 154
3.4.2扩散系数的普遍形式 155
3.4.3上坡扩散 156
3.5影响扩散的因素 156
3.5.1温度 157
3.5.2成分 157
3.5.3晶体结构 161
3.5.4短路扩散 161
3.6反应扩散 163
3.6.1反应扩散的过程及特点 163
3.6.2反应扩散动力学 165
第4章 凝固 167
4.1液体的性能与结构 167
4.1.1液态金属的结构 167
4.1.2高分子溶液 168
4.2金属的凝固与结晶 174
4.2.1纯金属的凝固 174
4.2.2固溶体合金的凝固 186
4.2.3共晶合金的凝固 193
4.2.4铸锭组织与凝固技术 196
4.3陶瓷的凝固 206
4.4聚合物的结晶 207
4.4.1结晶动力学 208
4.4.2结晶热力学 212
第5章 相图 214
5.1相图基础知识 214
5.1.1研究相图的意义 214
5.1.2相图的表示方法 214
5.1.3相图的建立 216
5.1.4相图热力学基础 217
5.1.5杠杆定律和重心法则 221
5.2一元相图 224
5.2.1纯铁的相图 224
5.2.2碳的相图 225
5.3二元相图 225
5.3.1二元匀晶相图 225
5.3.2二元共晶相图 228
5.3.3二元包晶相图 234
5.3.4二元相图的分析与使用 237
5.3.5实际二元相图举例 243
5.4三元相图 256
5.4.1两相平衡的三元相图 256
5.4.2三相平衡的三元相图 262
5.4.3四相平衡的三元相图 267
5.4.4形成稳定化合物的三元相图 276
5.4.5三元相图小结 277
5.4.6实际三元相图举例 279
5.4.7三元交互系统相图 281
第6章 固态相变的基本原理 286
6.1固态相变的分类与特征 286
6.1.1固态相变的分类 286
6.1.2固态相变的特征 288
6.2相变热力学 291
6.2.1热力学基本原理 291
6.2.2固态相变的形核 293
6.3相变动力学 302
6.3.1扩散性长大 302
6.3.2相变动力学方程 304
6.4扩散型相变 305
6.4.1固溶体的析出 305
6.4.2共析转变 314
6.5非扩散型相变 320
6.5.1马氏体相变的基本特征 321
6.5.2马氏体相变热力学 324
6.5.3马氏体相变动力学 327
6.5.4钢中马氏体的晶体结构 328
6.5.5马氏体的组织形态 329
6.5.6马氏体相变机制 331
6.5.7马氏体的力学性能 332
6.6过渡型相变 333
6.6.1贝氏体转变的基本特征 333
6.6.2贝氏体的组织形态 334
6.6.3贝氏体的力学性能 336
第7章 晶体缺陷 338
7.1点缺陷 338
7.1.1空位与间隙原子 338
7.1.2点缺陷的平衡浓度 339
7.1.3点缺陷的移动 341
7.1.4过饱和点缺陷 342
7.1.5点缺陷对金属性能的影响 342
7.2位错的基本知识 342
7.2.1位错概念的产生 342
7.2.2位错类型和柏氏矢量 344
7.3位错的运动 349
7.3.1位错的滑移 349
7.3.2刃型位错的攀移 351
7.3.3位错运动的ξ×v规则 352
7.3.4位错的基本几何性质小结 353
7.4位错的弹性性质 353
7.4.1位错的应力场 353
7.4.2位错的应变能 355
7.4.3位错运动的动力与阻力 357
7.4.4位错的线张力 358
7.4.5位错间的相互作用 359
7.4.6位错间的塞积 361
7.4.7位错间的交割 362
7.4.8位错与点缺陷的交互作用 365
7.5位错的生成与增殖 367
7.5.1位错密度 367
7.5.2位错的生成 367
7.5.3位错的增殖 367
7.6实际晶体中的位错 370
7.6.1实际晶体结构中的单位位错 370
7.6.2堆垛层错 371
7.6.3不全位错 372
7.6.4位错反应 378
7.6.5 FCC晶体中位错反应的一般表示：汤普森四面体 380
7.6.6位错反应举例 382
第8章 材料表面与界面 386
8.1基础知识 386
8.1.1物质表面 387
8.1.2固体的表面自由能和表面张力 388
8.1.3纯金属表面张力的估算 390
8.1.4固液界面与润湿 391
8.1.5固-固界面与黏附 392
8.2晶体中的界面结构 393
8.2.1界面类型与结构 393
8.2.2界面能量 398
8.3晶体中界面的偏聚与迁移 399
8.3.1晶界平衡偏析 399
8.3.2界面迁移驱动力 400
8.3.3影响界面迁移的因素 401
8.4界面与组织形貌 402
8.4.1单相组织形貌 402
8.4.2复相组织形貌 404
8.5高聚物的表面张力与界面张力 407
8.5.1表面张力与分子间的作用力 407
8.5.2高聚物表面张力的影响因素 407
8.5.3高聚物界面张力 411
8.6复合体系的界面结合特性 414
8.6.1复合材料界面的形成过程 415
8.6.2树脂基复合材料的界面结构及界面理论 415
8.6.3非树脂基复合材料的界面结构 417
8.6.4复合材料界面破坏 418
8.7材料的复合原理 420
8.7.1复合材料力学性能的复合规律 422
8.7.2复合材料物理性质的复合规律 422
第9章 金属材料的变形与再结晶 424
9.1金属的应力-应变曲线 424
9.1.1工程应力-应变曲线 424
9.1.2真应力-真应变曲线 425
9.2金属的塑性变形 428
9.2.1单晶体的塑性变形 428
9.2.2多晶体的塑性变形 438
9.2.3合金的塑性变形与强化 442
9.2.4变形后的组织与性能 446
9.3回复与再结晶 450
9.3.1冷变形晶体的回复 452
9.3.2冷变形金属的再结晶 454
9.3.3再结晶后的晶粒长大 459
9.3.4再结晶织构与退火孪晶 461
9.4金属的热变形、蠕变与超塑性 463
9.4.1晶体的热变形 463
9.4.2蠕变 464
9.4.3超塑性 467
第10章 非金属材料的应力-应变行为与变形机制 473
10.1陶瓷的弹性变形 473
10.1.1陶瓷的弹性变形与弹性模量 473
10.1.2显微结构对弹性模量的影响 473
10.2陶瓷材料的塑性 474
10.2.1单晶陶瓷的塑性 475
10.2.2多晶陶瓷的塑性 476
10.2.3非晶体陶瓷的变形 477
10.3陶瓷材料的强度 478
10.3.1陶瓷材料的断裂与断裂强度 478
10.3.2陶瓷材料的弯曲强度 481
10.3.3陶瓷材料的压缩强度 482
10.3.4影响陶瓷材料强度的因素 482
10.4高聚物的分子运动与转变 484
10.4.1分子运动的特点与材料的力学状态 484
10.4.2玻璃态与晶态的分子运动 487
10.4.3玻璃化转变及影响因素 488
10.4.4高分子流动性质 490
10.5高聚物的高弹性 491
10.5.1高弹态与分子结构 491
10.5.2能弹性与熵弹性 492
10.6高聚物的黏弹性 493
10.6.1黏弹性现象 493
10.6.2黏弹性与力学松弛 494
10.6.3黏弹性的温度依赖性-时温等效原理 499
10.7高聚物的应力-应变行为 501
10.7.1高聚物的塑性及屈服 501
10.7.2聚合物的断裂与强度 504
附录 材料科学基础专业词汇 509
参考文献 516