1 晶体学 1
1-1 晶体学的基本内容、学习意义及晶体学理论的应用 1
1-2 晶体学研究历史简介 2
1-3 晶体学的基本概念及经典文献 3
1-3-1 晶体的基本特征 3
1-3-2 7大晶系与14种布拉维点阵 5
1-3-3 点群与空间群 5
1-3-4 米勒指数与晶带轴定理 5
1-3-5 倒易点阵 7
1-3-6 极射赤面投影及标准投影图 9
1-4 晶体学方面的名人典故 12
1-4-1 斯丹诺（N.Steno）和面角守恒定律 12
1-4-2 阿羽依（R.J.Haüy）与晶面整数定律 14
1-4-3 外斯（C.S.Weiss）与晶带定律 15
1-4-4 黑萨尔（J.F.C.Hessel）与32种点群 15
1-4-5 费德罗夫（E.S.Fedorov）、熊夫利斯（A.M.Sch？nflies）、巴洛（W.Barlow）与230种空间群 16
1-4-6 米勒（W.H.Miller）与米勒指数 18
1-4-7 布拉维（A.Bravais）与布拉维点阵 20
1-4-8 伦琴（W.K.R？ntgen）与X射线 20
1-4-9 劳厄（M.von Laue）与晶体衍射（劳厄花样） 23
1-4-10 布拉格（Bragg）父子与衍射方程 25
1-4-11 埃瓦尔德（P.P.Ewald）与倒易点阵 29
1-4-12 极射投影与乌氏网 32
参考文献 36
2 晶体结构 39
2-1 晶体结构的基本内容、学习意义及晶体结构理论的应用 39
2-2 晶体结构研究历史简介 41
2-3 晶体结构的基本概念及经典文献 43
2-3-1 晶体结构分类和晶体结构符号 43
2-3-2 原子（离子）晶体堆垛和配位 43
2-3-3 原子半径与配位数的关系 43
2-3-4 离子半径比与配位数及堆垛方式之间的关系 44
2-3-5 不同晶体的结构 45
2-3-6 具有离子键的结构 50
2-3-7 固溶体的结构 52
2-3-8 多型性和同素异构 54
2-3-9 准晶 54
2-4 晶体结构方面的名人典故 55
2-4-1 皮尔逊（W.B.Pearson）与Pearson符号 55
2-4-2 乌科夫（R.W.G.Wyckoff）与Wyckoff原子位置 56
2-4-3 戈尔德施米特（V.M.Goldschmidt）与Goldschmidt半径 57
2-4-4 休姆-罗瑟里（W.Hume-Rothery）与Hume-Rothery定则 60
2-4-5 黑格（G.H？gg）与H？gg相 61
2-4-6 拉维斯（F.Laves）与Laves相 62
2-4-7 鲍林（L.Pauling）与Pauling规则 65
2-4-8 准晶与数学家彭罗斯（R.Penrose）、理论物理学家斯坦哈特（P.J.Steinhardt）及材料学家谢赫特曼（D.Shechtman） 73
参考文献 76
3 非晶态与半晶态结构 81
3-1 非晶态与半晶态结构的基本内容、学习意义及非晶态、半晶态结构理论的应用 81
3-2 非晶态与半晶态材料研究历史简介 83
3-2-1 非晶玻璃的研究历史 83
3-2-2 聚合物的研究历史 84
3-2-3 液晶材料的研究历史 85
3-3 非晶态与半晶态结构的基本概念及经典文献 87
3-3-1 熔点、原子定域化运动与玻璃化转变温度 87
3-3-2 非晶态结构的描述及模型 88
3-3-3 聚合物分类 91
3-3-4 聚合物的构型和构象 92
3-3-5 弹性体 93
3-3-6 聚合物的长程有序（晶体）结构 93
3-3-7 聚合物的晶体形态 95
3-3-8 影响聚合物链结晶度的因素 96
3-3-9 液晶的特点及分类 96
3-3-10 液晶有序程度的描述 97
3-4 非晶态与半晶态结构方面的名人典故 98
3-4-1 杜韦斯（P.Duwez）与金属玻璃 98
3-4-2 沃罗诺伊（G.F.Voronoi）与Voronoi堆垛 99
3-4-3 贝尔纳（J.D.Bernal）与Bernal球堆垛 100
3-4-4 扎卡里阿森（W.H.Zachariasen）与Zachariasen无规网络结构模型 101
3-4-5 贝克兰（L.H.Baekeland）与电木 102
3-4-6 施陶丁格（H.Staudinger）与聚合物的长链结构 103
3-4-7 马克（H.F.Mark）与聚合物科学 105
3-4-8 弗洛里（P.J.Flory）与无规线团模型 105
3-4-9 德让纳（P.G.de Gennes）与液晶、聚合物长链分子的扩散 107
3-4-10 古德伊尔（C.Goodyear）与硫化橡胶 108
3-4-11 凯勒（A.Keller）与折叠链结构及串晶模型 114
3-4-12 莱因策尔（F.R.Reinitzer）、莱曼（O.Lehmann）与液晶 115
参考文献 117
4 相图 121
4-1 相图理论的基本内容、学习意义及相图理论的应用 121
4-2 相平衡与相图研究历史简介 123
4-2-1 相平衡与相图规律 123
4-2-2 相图计算研究的进展 124
4-3 相图理论的基本概念及经典文献 125
4-3-1 Gibbs相律及相图中的规则 125
4-3-2 单元系的温度-压力图（p-T图） 126
4-3-3 二元系相图 126
4-3-4 三元系相图 128
4-3-5 相图热力学基础 132
4-3-6 相图计算 137
4-4 相图及金相学方面的名人典故 139
4-4-1 铁碳相图 139
4-4-2 罗伯特-奥斯汀（W.C.Roberts-Austen）与奥氏体 144
4-4-3 莱德伯（K.H.A.Ledebur）与莱氏体 146
4-4-4 H.W.Bakhuis-Roozeboom与溶体热力学 147
4-4-5 吉布斯（J.W.Gibbs）与Gibbs相律 148
4-4-6 热力学之父——汤姆孙（W.Thomson） 151
4-4-7 亥姆霍兹（H.L.von Helmholtz）与热力学自由能 154
4-4-8 克拉贝龙（B.P.E.Clapeyron）、克劳修斯（R.J.E.Clausius）与C-C方程 157
4-4-9 杜安（P.M.M.Duhem）与Duhem方程 159
4-4-10 范拉尔（J.J.van Laar）与相图计算 160
4-4-11 佩尔顿（A.D.Pelton）与热力学软件FactSage 161
参考文献 162
5 位错 165
5-1 位错理论的基本内容、学习意义及位错理论的应用 165
5-2 位错理论的研究历史简介 166
5-3 位错理论的基本概念及经典文献 168
5-3-1 位错的概念 168
5-3-2 位错的几何特征 169
5-3-3 位错的观察 169
5-3-4 直位错的弹性应力场及能量 170
5-3-5 位错的点阵模型及核心结构 171
5-3-6 位错受到的各种力 171
5-3-7 位错之间及位错与其他缺陷之间的交互作用 173
5-3-8 位错的产生和增殖 174
5-3-9 位错的塞积 174
5-3-10 实际晶体中的位错（FCC） 175
5-4 位错理论方面的名人典故 177
5-4-1 沃尔泰拉（V.Volterra）与Volterra位错 177
5-4-2 伯格斯（J.M.Burgers）与伯氏矢量 180
5-4-3 泰勒（G.I.Taylor）与位错概念的提出 183
5-4-4 波拉尼（M.Polanyi）和位错概念的提出 186
5-4-5 奥罗万（E.Orowan）与位错概念的提出 189
5-4-6 派尔斯（R.Peierls）与位错的点阵阻力 194
5-4-7 纳巴罗（F.R.N.Nabarro）与位错的弹性应力场 196
5-4-8 科特雷尔（A.H.Cottrell）与科氏气团 198
5-4-9 史诺克（J.L.Snoek）和史氏气团 198
5-4-10 弗兰克（F.C.Frank）与Frank位错 199
5-4-11 肖克利（W.B.Shockley）与Shockley位错 201
5-4-12 克勒（J.S.K？hler）、皮奇（M.O.Peach）与位错受力公式 203
参考文献 205
6 表面与界面 209
6-1 界面理论的基本内容、学习意义及界面理论的应用 209
6-2 界面理论研究历史简介 211
6-3 界面理论的基本概念及经典文献 212
6-3-1 晶体表面的结构、能量与偏聚 212
6-3-2 小角度晶界的结构及能量 214
6-3-3 特殊大角度晶界的结构及能量 216
6-3-4 晶界迁移率 219
6-3-5 晶界的平衡偏析 223
6-3-6 晶粒的平衡形貌 224
6-3-7 相界面结构、惯习面及取向关系 224
6-4 界面理论方面的名人典故 227
6-4-1 科塞尔（W.L.J.Kossel）与晶体表面结构 227
6-4-2 朗缪尔（I.Langmuir）与表面吸附理论 228
6-4-3 费里德（G.Friedel）与CSL晶界 231
6-4-4 博尔曼（W.A.Bollmann）与O点阵 233
6-4-5 巴路菲（R.W.Balluffi）与CSL晶界 234
6-4-6 布兰登（D.Brandon）与CSL关系的Brandon判据 234
6-4-7 库鸠莫夫（G.V.Kurdyumov）与K-S关系 236
6-4-8 阿伦森（H.I.Aaronson）与界面的台阶模型 238
6-4-9 格莱特（H.Gleiter）与纳米晶 238
6-4-10 马林斯（W.W.Mullins）与晶界能 239
参考文献 240
7 扩散与点缺陷 243
7-1 扩散理论的基本内容、学习意义及扩散理论的应用 243
7-2 扩散与点缺陷理论研究历史简介 244
7-3 扩散与点缺陷的基本概念及经典文献 246
7-3-1 扩散的唯象理论——Fick定律及其解 246
7-3-2 互扩散现象——Kirkendall效应 249
7-3-3 组元的迁移速度与热力学参数的关系 250
7-3-4 Darken方程与“上坡”扩散现象 252
7-3-5 反应扩散 252
7-3-6 扩散的微观理论 252
7-3-7 高扩散率的通道 254
7-3-8 点缺陷的类型、表示及浓度 255
7-4 扩散与点缺陷方面的名人典故 257
7-4-1 布朗（R.Brown）与Brown运动 257
7-4-2 弗仑克尔（Y.I.Frenkel）和Frenkel缺陷 260
7-4-3 肖特基（F.H.Schottky）与Schottky缺陷 261
7-4-4 齐纳（C.M.Zener）与环形交换机制 262
7-4-5 菲克（A.Fick）与Fick定律 263
7-4-6 克肯达尔（E.Kirkendall）与Kirkendall效应 264
7-4-7 达肯（L.S.Darken）与Darken方程 265
参考文献 266
8 形变 269
8-1 形变理论的基本内容、学习意义及形变理论的应用 269
8-2 材料变形研究历史简介 271
8-2-1 弹性形变 271
8-2-2 单晶体的范性形变 271
8-2-3 形变组织 273
8-2-4 多晶体的织构 273
8-3 形变理论的基本概念及经典文献 274
8-3-1 弹性形变中的普弹性、滞弹性与高弹性 274
8-3-2 单晶塑性变形的滑移行为 276
8-3-3 形变孪晶 280
8-3-4 多晶体塑性变形的应变协调与组织变化 281
8-3-5 晶粒尺寸强化 283
8-3-6 形变织构 285
8-4 形变理论方面的名人典故 287
8-4-1 胡克（R.Hooke）与胡克定律 287
8-4-2 韦伯（W.E.Weber）与黏弹性 289
8-4-3 施密特（Schmid）因子与滑移的分切应力 290
8-4-4 西格（A.Seeger）与加工硬化理论 292
8-4-5 多晶塑性变形的Sachs模型与Taylor模型 293
8-4-6 霍尔（E.O.Hall）与佩奇（N.Petch）及Hall-Petch关系 293
8-4-7 邦厄（H.J.Bunge）与织构的定量表征ODF 295
8-4-8 汉森（N.Hansen）与微观形变组织术语 296
8-4-9 库尔曼-维尔斯多夫（D.Kuhlmann-Wilsdorf）与位错的低能组态 297
参考文献 297
9 相变原理 301
9-1 相变原理的基本内容、学习意义及相变原理的应用 301
9-2 相变原理研究历史简介 303
9-3 相变原理的基本概念及经典文献 304
9-3-1 相变的分类 304
9-3-2 相变的热力学——相变驱动力 305
9-3-3 经典形核理论 306
9-3-4 晶核的长大 311
9-3-5 转变动力学 314
9-3-6 Ostwald熟化 316
9-4 相变原理方面的名人典故 316
9-4-1 克里斯蒂安（J.W.Christian）与相变分类 316
9-4-2 埃伦费斯特（P.Ehrenfest）与相变的热力学分类 318
9-4-3 福尔默（M.Volmer）与形核理论 321
9-4-4 贝克尔（R.Becker）、多林（W.D？ring）与Becker-D？ring理论 322
9-4-5 杰克逊（K.A.Jackson）与晶体表面结构稳定性 323
9-4-6 梅尔（R.F.Mehl）与转变动力学方程 324
9-4-7 奥斯特瓦尔德（F.W.Ostwald）与Ostwald熟化 326
9-4-8 特恩布尔（D.Turnbull）、形核理论与晶界扩散 331
参考文献 333
10 各类相变 337
10-1 各类相变的基本内容、学习意义及相变的应用 337
10-2 相变研究历史简介 338
10-3 各类相变的基本概念及经典文献 341
10-3-1 单相固溶体凝固 341
10-3-2 共晶凝固 343
10-3-3 铸锭的凝固 347
10-3-4 脱溶 347
10-3-5 共析转变 350
10-3-6 块形转变 350
10-3-7 调幅分解 350
10-3-8 马氏体转变 352
10-4 各类相变方面的名人典故 355
10-4-1 却尔曼斯（B.Chalmers）与组分过冷 355
10-4-2 普凡（W.G.Pfann）与区域提纯 360
10-4-3 布里奇曼（P.W.Bridgman）与单晶制备方法 361
10-4-4 吉尼耶（A.Guinier）、普雷斯顿（G.D.Preston）与脱溶亚稳G-P区 362
10-4-5 梅尔（R.F.Mehl）与魏氏组织 365
10-4-6 希拉特（M.Hillert）与扩散控制的长大过程 366
10-4-7 马萨尔斯基（T.B.Massalski）与块状转变 367
10-4-8 卡恩（J.W.Cahn）与调幅分解 367
10-4-9 马腾斯（A.Martens）与马氏体相变 369
10-4-10 西山善次（Z.Nishiyama）、瓦色尔曼（G.Wassermann）与马氏体相变的N-W关系 371
10-4-11 贝恩（E.C.Bain）与贝恩应变及贝恩关系 372
参考文献 373
11 再结晶 379
11-1 再结晶理论的基本内容、学习意义及再结晶理论的应用 379
11-2 再结晶研究历史简介 381
11-3 再结晶理论的基本概念及经典文献 382
11-3-1 回复过程动力学及多边形化 383
11-3-2 再结晶的基本规律 383
11-3-3 再结晶形核机制 385
11-3-4 再结晶长大过程 386
11-3-5 晶粒的正常长大及异常长大 389
11-3-6 退火孪晶 390
11-3-7 再结晶织构 390
11-3-8 动态再结晶 391
11-4 再结晶理论方面的名人典故 392
11-4-1 罗森海茵（W.Rosenhain）与滑移带、加工硬化、晶界的非晶结构模型 392
11-4-2 胡郇（H.Hu）与亚晶合并模型、立方织构 394
11-4-3 贝克（P.A.Beck）、应变诱导晶界迁移、择优长大理论及晶粒长大模型 396
11-4-4 James Chen-Min Li与亚晶旋转形核机制 397
11-4-5 巴利特（C.S.Barrett）与再结晶织构的择优长大理论 398
11-4-6 K.Lücke与40°〈111〉高迁移率 398
11-4-7 塞拉斯（C.M.Sellars）与动态再结晶应力-应变曲线的单、多峰模型 400
11-4-8 霍洛蒙（J.H.Hollomon）与Zener-Hollomon参数 400
11-4-9 择优形核与择优长大之争与相关材料学家 401
11-4-10 冯·诺伊曼（J.von Neumann）及晶粒长大的理论模型 401
11-4-11 戈斯（N.P.Goss）与二次再结晶 405
参考文献 405
人物索引 410
后记 420