第1章 原子结构与键合 1
1.1 原子结构 1
1.1.1 物质的组成 1
1.1.2 原子的结构 1
1.1.3 原子的电子结构 2
1.1.4 元素周期表 3
1.2 原子间的键合 4
1.2.1 金属键 4
1.2.2 离子键 5
1.2.3 共价键 5
1.2.4 范德瓦耳斯力 6
1.2.5 氢键 7
1.3 高分子链 8
1.3.1 高分子链的近程结构 9
1.3.2 高分子链的远程结构 14
第2章 固体结构 19
2.1 晶体学基础 19
2.1.1 空间点阵和晶胞 19
2.1.2 晶向指数和晶面指数 23
2.1.3 晶体的对称性 28
2.1.4 极射投影 31
2.1.5 倒易点阵 34
2.2 金属的晶体结构 35
2.2.1 三种典型的金属晶体结构 35
2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙 39
2.2.3 多晶型性 41
2.3 合金相结构 42
2.3.1 固溶体 42
2.3.2 中间相 47
2.4 离子晶体结构 56
2.4.1 离子晶体的结构规则 57
2.4.2 典型的离子晶体结构 59
2.4.3 硅酸盐的晶体结构 64
2.5 共价晶体结构 68
2.6 聚合物的晶态结构 70
2.6.1 聚合物的晶体形态 70
2.6.2 聚合物晶态结构的模型 72
2.6.3 聚合物晶体的晶胞结构 73
2.7 准晶态结构 76
2.8 液晶态结构 77
2.8.1 液晶的分子结构特征与分类 77
2.8.2 液晶的结构 78
2.9 非晶态结构 79
第3章 晶体缺陷 83
3.1 点缺陷 83
3.1.1 点缺陷的形成 83
3.1.2 点缺陷的平衡浓度 85
3.1.3 点缺陷的运动 86
3.2 位错 87
3.2.1 位错的基本类型和特征 87
3.2.2 伯氏矢量 91
3.2.3 位错的运动 94
3.2.4 位错的弹性性质 99
3.2.5 位错的生成和增殖 107
3.2.6 实际晶体结构中的位错 110
3.3 表面及界面 121
3.3.1 外表面 122
3.3.2 晶界和亚晶界 123
3.3.3 孪晶界 128
3.3.4 相界 129
第4章 固体中原子及分子的运动 131
4.1 表象理论 131
4.1.1 菲克第一定律 131
4.1.2 菲克第二定律 132
4.1.3 扩散方程的解 133
4.1.4 置换型固溶体中的扩散 140
4.1.5 扩散系数D与浓度相关时的求解 142
4.2 扩散的热力学分析 144
4.3 扩散的原子理论 146
4.3.1 扩散机制 146
4.3.2 原子跳跃和扩散系数 148
4.4 扩散激活能 152
4.5 无规则行走与扩散距离 152
4.6 影响扩散的因素 154
4.7 反应扩散 156
4.8 离子晶体中的扩散 157
4.9 高分子的分子运动 160
4.9.1 分子链运动的起因及其柔顺性 160
4.9.2 分子的运动方式及其结构影响因素 161
4.9.3 高分子不同力学状态的分子运动解说 163
第5章 材料的形变和再结晶 167
5.1 弹性和黏弹性 167
5.1.1 弹性变形的本质 167
5.1.2 弹性变形的特征和弹性模量 168
5.1.3 弹性的不完整性 170
5.1.4 黏弹性 171
5.2 晶体的塑性变形 172
5.2.1 单晶体的塑性变形 172
5.2.2 多晶体的塑性变形 183
5.2.3 合金的塑性变形 185
5.2.4 塑性变形对材料组织与性能的影响 191
5.3 回复和再结晶 196
5.3.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 196
5.3.2 回复 198
5.3.3 再结晶 200
5.3.4 晶粒长大 206
5.3.5 再结晶退火后的组织 210
5.4 热变形与动态回复、再结晶 213
5.4.1 动态回复与动态再结晶 214
5.4.2 热加工对组织性能的影响 216
5.4.3 蠕变 217
5.4.4 超塑性 219
5.5 陶瓷材料变形的特点 221
5.6 高聚物的变形特点 223
第6章 单组元相图及纯晶体的凝固 226
6.1 单元系相变的热力学及相平衡 226
6.1.1 相平衡条件和相律 226
6.1.2 单元系相图 226
6.2 纯晶体的凝固 229
6.2.1 液态结构 229
6.2.2 晶体凝固的热力学条件 229
6.2.3 形核 230
6.2.4 晶体长大 236
6.2.5 结晶动力学及凝固组织 240
6.2.6 凝固理论的应用举例 244
6.3 气－固相变与薄膜生长 246
6.3.1 蒸气压 246
6.3.2 蒸发和凝聚的热力学条件 248
6.3.3 气体分子的平均自由程 249
6.3.4 形核 249
6.3.5 薄膜的生长方式 250
6.3.6 应用举例（巨磁电阻多层膜和颗粒膜） 251
6.4 高分子的结晶特征 252
第7章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 256
7.1 相图的表示和测定方法 256
7.2 相图热力学的基本要点 258
7.2.1 固溶体的自由能－成分曲线 258
7.2.2 多相平衡的公切线原理 259
7.2.3 混合物的自由能和杠杆法则 260
7.2.4 从自由能－成分曲线推测相图 261
7.2.5 二元相图的几何规律 263
7.3 二元相图分析 263
7.3.1 匀晶相图和固溶体凝固 263
7.3.2 共晶相图及其合金凝固 267
7.3.3 包晶相图及其合金凝固 272
7.3.4 溶混间隙相图与调幅分解 275
7.3.5 其他类型的二元相图 276
7.3.6 复杂二元相图的分析方法 282
7.3.7 根据相图推测合金的性能 283
7.3.8 二元相图实例分析 285
7.4 二元合金的凝固理论 293
7.4.1 固溶体的凝固理论 293
7.4.2 共晶凝固理论 305
7.4.3 合金铸锭（件）的组织与缺陷 314
7.4.4 合金的铸造和二次加工 318
7.5 高分子合金概述 320
7.5.1 高分子合金的相容性 320
7.5.2 高分子体系的相图及测定方法 321
7.5.3 高分子合金的制备方法 323
7.5.4 高分子合金的形态结构 329
7.5.5 高分子合金性能与组元的一般关系 331
7.5.6 高分子及其合金的主要类型 332
7.6 陶瓷合金概述 333
7.6.1 陶瓷粉体的合成 334
7.6.2 陶瓷粉体的成型和烧结 335
7.6.3 玻璃的制备 336
7.6.4 陶瓷材料的性能 337
第8章 三元相图 340
8.1 三元相图的基础 340
8.1.1 三元相图成分表示方法 340
8.1.2 三元相图的空间模型 342
8.1.3 三元相图的截面图和投影图 343
8.1.4 三元相图中的杠杆定律及重心定律 345
8.2 固态互不溶解的三元共晶相图 346
8.3 固态有限互溶的三元共晶相图 350
8.4 两个共晶型二元系和一个匀晶型二元系构成的三元相图 355
8.5 包共晶型三元系相图 356
8.6 具有四相平衡包晶转变的三元系相图 358
8.7 形成稳定化合物的三元系相图 360
8.8 三元相图举例 361
8.9 三元相图小结 369
第9章 材料的亚稳态 372
9.1 纳米晶材料 372
9.1.1 纳米晶材料的结构 373
9.1.2 纳米晶材料的性能 375
9.1.3 纳米晶材料的形成 377
9.1.4 纳米碳管简介 377
9.2 准晶态 378
9.2.1 准晶的结构 378
9.2.2 准晶的形成 380
9.2.3 准晶的性能 381
9.3 非晶态材料 381
9.3.1 非晶态的形成 382
9.3.2 非晶态的结构 386
9.3.3 非晶合金的性能 387
9.3.4 高分子的玻璃化转变 389
9.4 固态相变形成的亚稳相 391
9.4.1 固态相变概述 391
9.4.2 固溶体脱溶分解产物 392
9.4.3 马氏体转变 403
9.4.4 贝氏体转变 411
第10章 材料的功能特性 417
10.1 功能材料的物理基础概述 417
10.1.1 能带 417
10.1.2 费米能 418
10.2 电性能 418
10.2.1 电性能的表述 418
10.2.2 基于能带理论的传导 419
10.2.3 电子迁移率 420
10.2.4 金属的电阻率 420
10.2.5 本征和非本征半导体的电导率 421
10.2.6 绝缘体的电导率和介电性 424
10.3 热性能 427
10.3.1 热容 427
10.3.2 热膨胀 429
10.3.3 热传导 430
10.3.4 热应力 431
10.4 磁性能 432
10.4.1 磁性能的表象描述 432
10.4.2 磁矩的起源 433
10.4.3 磁性的分类 434
10.4.4 畴和磁滞 437
10.4.5 软磁和硬磁材料 438
10.5 光学性能 439
10.5.1 电磁辐射 439
10.5.2 光与固体的交互作用 440
10.5.3 原子和电子的交互作用 441
10.5.4 折射 442
10.5.5 反射 443
10.5.6 吸收 443
10.5.7 透射 445
10.5.8 颜色 446
10.5.9 受激发射和光放大 447
中英对照的关键词 449
参考文献 460