绪论 1
第1章 无机材料物理基础 3
1.1 晶体结构 3
1.1.1 晶体的微观结构 3
1.1.2 晶面与晶向 7
1.1.3 倒格子 9
1.2 晶体的结合 13
1.2.1 结合力的一般特点 13
1.2.2 结合能 13
1.2.3 结合能函数与晶体的物理性能 14
1.2.4 晶体结合的类型 15
1.3.1 一维原子链的振动 19
1.3 晶格振动 19
1.3.2 晶格振动的量子化——声子 24
1.4 晶体中电子的状态和分布 26
1.4.1 电子的共有化运动 26
1.4.2 微观粒子的运动方程——薛定谔方程 28
1.4.3 晶体中电子的状态和能带 33
1.4.4 晶体中电子的运动和有效质量 35
1.4.5 费米能级与玻耳兹曼分布函数 39
习题 42
第2章 无机材料的受力形变 43
2.1 应力和应变 43
2.2 弹性形变 45
2.2.1 广义虎克定律 45
2.2.2 弹性形变的机理 49
2.2.3 弹性模量的影响因素 51
2.3 滞弹性 54
2.3.1 流变模型 54
2.3.2 滞弹性 57
2.4 无机材料的塑性形变 59
2.4.1 晶格滑移 60
2.4.2 塑性形变的机理 61
2.5 无机材料的高温蠕变 66
2.5.1 典型的蠕变曲线 66
2.5.2 蠕变机理 67
2.5.3 影响蠕变的因素 68
2.6 黏滞流动 70
2.6.1 流动模型 70
2.6.2 影响黏度的因素 71
习题 72
第3章 无机材料的脆性断裂与强度 74
3.1 理论断裂强度 74
3.2 格里菲斯微裂纹理论 75
3.3 应力强度因子和平面应变断裂韧性 78
3.3.1 裂纹扩展方式 78
3.3.2 裂纹尖端应力场分析 79
3.3.3 应力场强度因子及几何形状因子 80
3.3.4 临界应力场强度因子及断裂韧性 80
3.3.5 裂纹扩展的动力与阻力 81
3.4 断裂韧性常规测试方法 82
3.4.1 单边切口梁技术 82
3.4.2 山形切口技术 84
3.4.3 其他形状切口试样 85
3.4.4 Knoop压痕三点弯曲梁法 88
3.5 裂纹的起源与扩展 89
3.5.1 裂纹的起源 89
3.5.2 裂纹的快速扩展 90
3.5.3 影响裂纹扩展的因素 91
3.6 静态疲劳 91
3.7 蠕变断裂 95
3.8 显微结构对材料脆性断裂的影响 96
3.9 断裂统计学 97
3.9.1 Weibull方法 97
3.9.2 试样尺寸和承载模式的影响 98
3.10 提高陶瓷材料强度及改善脆性的途径 99
3.10.3 化学强化 100
3.10.2 预加应力 100
3.10.1 微晶、高密度与高纯度 100
3.10.4 相变增韧 101
3.10.5 弥散增韧 102
3.11 复合材料 102
3.11.1 连续纤维单向强化复合材料的强度 103
3.11.2 短纤维单向强化复合材料 105
3.12 陶瓷材料的硬度 105
习题 107
第4章 无机材料的热性能 109
4.1 无机材料的热容 109
4.1.1 晶态固体热容的经验定律和经典理论 110
4.1.2 晶态固体热容的量子理论 110
4.2.1 热膨胀系数 114
4.2.2 固体材料热膨胀机理 114
4.2 无机材料的热膨胀 114
4.2.3 热膨胀和其他性能的关系 115
4.2.4 多晶体和复合材料的热膨胀 117
4.2.5 热膨胀系数与坯釉适应性 118
4.3 无机材料的热传导 119
4.3.1 固体材料热传导的宏观规律 119
4.3.2 固体材料热传导的微观机理 119
4.3.3 影响热导率的因素 121
4.3.4 某些无机材料的热导率 125
4.4 无机材料的抗热震性 126
4.4.1 抗热震性的表示方法 127
4.4.2 热应力 127
4.4.3 抗热震断裂性 128
4.4.4 抗热震损伤性 130
4.4.5 影响抗热震性的因素 133
习题 134
第5章 无机材料的电导 136
5.1 电导的基本性能 136
5.1.1 欧姆定律 136
5.1.2 体积电阻和表面电阻 137
5.1.3 迁移率和电导率 138
5.2 离子电导 140
5.2.1 载流子的浓度 140
5.2.2 离子的迁移率 140
5.2.3 离子的电导率 142
5.2.4 固体电解质 145
5.3 电子电导 146
5.3.1 载流子的浓度 146
5.3.2 电子的迁移率 153
5.3.3 电子电导率 156
5.3.4 晶格缺陷与电子电导 158
5.4 无机材料的电导 161
5.4.1 非晶态玻璃材料的电导 161
5.4.2 多晶多相固体材料的电导 164
5.5 多晶半导体材料 167
5.5.1 材料的半导化 167
5.5.2 p-n结 169
5.5.3 金属-半导体接触 171
5.5.4 表面效应和界面效应 173
习题 178
6.1 介质的电极化 179
6.1.1 介质的极化强度 179
第6章 无机材料介电性能 179
6.1.2 宏观电场与局部电场 182
6.1.3 介电常数与电极化率的关系 184
6.1.4 电极化的微观机制 184
6.1.5 高介晶体的极化 190
6.1.6 无机材料的电极化 193
6.2 介质的损耗 197
6.2.1 介电损耗 197
6.2.2 介质损耗和频率、温度的关系 202
6.2.3 无机介质的损耗 203
6.3 介电强度 206
6.3.1 介质在电场中的破坏 206
6.3.2 电击穿 206
6.3.3 热击穿 208
6.3.4 无机材料的击穿 212
6.4.1 自发极化 214
6.4 铁电性 214
6.4.2 铁电畴 217
6.4.3 电滞回线 218
6.4.4 铁电体的特性及应用 220
6.5 压电性 221
6.5.1 压电效应 221
6.5.2 压电效应的方程 223
6.5.3 压电振子及其参数 225
6.5.4 压电材料及其应用 227
习题 229
7.1 磁矩和磁化强度 231
7.1.1 磁矩 231
第7章 无机材料的磁学性能 231
7.1.2 磁化强度 233
7.2 物质的磁性 234
7.2.1 顺磁性 235
7.2.2 铁磁性 235
7.2.3 反铁磁性 236
7.2.4 抗磁性 236
7.3 磁畴的形成和磁滞回线 236
7.3.1 磁畴的形成 236
7.3.2 磁滞回线 240
7.4 铁氧体结构及磁性 241
7.4.1 尖晶石型铁氧体 242
7.4.2 石榴石型铁氧体 243
7.4.3 磁铅石型铁氧体 243
7.5.1 磁光效应 244
7.5 磁性材料的物理效应 244
7.5.2 磁各向异性 245
7.5.3 磁致伸缩效应 246
7.6 磁性材料及应用 247
7.6.1 高磁导率材料 247
7.6.2 磁性记录材料 248
7.6.3 高矫顽力材料 249
7.6.4 矩磁材料 249
7.6.5 磁泡材料 250
7.6.6 磁性玻璃 250
习题 251
第8章 无机材料的光学性能 253
8.1 光和物质相互作用的基本理论 253
8.2.1 光的反射和折射 255
8.2 光在界面的反射和折射 255
8.2.2 影响折射率的因素 256
8.2.3 反射率和透射率 258
8.2.4 介质的表面光泽 260
8.3 光在各向异性介质中的传播 261
8.3.1 双折射 261
8.3.2 旋光 263
8.4 光的吸收、色散和散射 265
8.4.1 光的吸收 265
8.4.2 色散 268
8.4.3 光的散射 269
8.5 无机材料的透光性 273
8.5.1 透光性 273
8.5.2 乳浊性 276
8.5.3 半透明性 278
8.6 无机材料的颜色 279
8.6.1 配位场化学 279
8.6.2 着色剂 280
8.6.3 影响色料颜色的因素 282
8.7 特种光学材料及应用 282
8.7.1 荧光材料 282
8.7.2 激光器 283
8.7.3 光弹性材料 283
8.7.4 声光材料 284
8.7.5 电光材料和光的全息存储 284
8.7.6 通讯用光导纤维 286
习题 286
9.1.1 液体腐蚀 288
第9章 材料在特殊环境中的性能 288
9.1 腐蚀 288
9.1.2 气体腐蚀 292
9.1.3 固体腐蚀 293
9.2 性能与腐蚀 294
9.2.1 概述 294
9.2.2 机理 295
9.2.3 具体材料的性能降低 296
9.3 腐蚀最小化的方法 299
9.3.1 晶体材料 299
9.3.2 玻璃体材料 301
习题 302
参考文献 303