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第1章 金属的晶体结构1

1.1 原子间的键合2

1.1.1 离子键2

1.1.2 共价键3

1.1.3 金属键3

1.1.4 范德瓦尔斯键4

1.1.5 氢键4

1.2 晶体学基础5

1.2.1 空间点阵5

1.2.2 晶向指数和晶面指数9

1.2.3 晶体的对称性13

1.2.4 极射投影16

1.3 纯金属的晶体结构19

1.3.1 三种典型的金属晶体结构19

1.3.2 金属的多晶型性25

1.4 合金相结构25

1.4.1 固溶体25

1.4.2 中间相32

习题36

第2章 晶体缺陷38

2.1 引言39

2.2 点缺陷39

2.2.1 点缺陷的形成39

2.2.2 非化学计量结构缺陷40

2.2.3 点缺陷的平衡浓度41

2.2.4 点缺陷的运动43

2.3 位错43

2.3.1 位错的基本类型和特征44

2.3.2 柏氏回路及柏氏矢量46

2.3.3 作用在位错上的力和位错的运动50

2.3.4 位错的应力场及位错与晶体缺陷间的交互作用53

2.3.5 位错的分解与合成61

2.4 材料中的面缺陷64

2.4.1 固体表面65

2.4.2 固体界面68

习题75

第3章 材料的形变78

3.1 引言79

3.2 金属材料的形变79

3.2.1 金属形变基础79

3.2.2 金属的弹性形变81

3.2.3 滑移系统82

3.2.4 单晶体的塑性形变85

3.2.5 多晶体的塑性形变88

3.2.6 合金的塑性变形90

3.2.7 塑性形变对金属材料组织与性能的影响93

习题96

第4章 二元合金相图及其分类98

4.1 相图的基本知识99

4.1.1 相平衡和相律99

4.1.2 二元相图的测定方法100

4.1.3 杠杆定律101

4.2 匀晶相图及固溶体凝固102

4.2.1 匀晶相图分析102

4.2.2 匀晶转变过程103

4.2.3 不平衡结晶过程103

4.3 共晶相图及其结晶过程104

4.3.1 共晶相图104

4.3.2 共晶系典型合金的平衡结晶过程及其组织105

4.3.3 共晶系典型合金的非平衡结晶及其组织109

4.4 包晶相图及其合金凝固111

4.4.1 包晶相图111

4.4.2 包晶合金的平衡结晶过程及其组织112

4.4.3 包晶合金的不平衡结晶过程113

4.5 其他类型的二元合金相图114

4.6 二元相图的分析和使用118

4.6.1 二元合金相图分析方法118

4.6.2 根据相图推测合金的性能120

4.7 铁碳相图121

4.7.1 铁碳相图的组元与基本相121

4.7.2 Fe-Fe3 C相图分析123

4.7.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织125

4.7.4 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响131

习题133

第5章 三元合金相图134

5.1 三元合金相图的表示方法135

5.2 三元系平衡相的定量法则137

5.2.1 直线法则和杠杆定律137

5.2.2 重心定律138

5.3 三元匀晶相图139

5.3.1 相图的空间模型139

5.3.2 固溶体合金的结晶过程139

5.3.3 三元相图的截面图及投影图140

5.4 三元共晶相图143

5.4.1 组元在固态下完全不溶的共晶相图143

5.4.2 组元在固态有限溶解，具有共晶转变的相图150

5.5 三元合金相图实例分析156

5.5.1 Fe-C-Si三元系的变温截面156

5.5.2 Fe-C-Cr三元系的等温截面157

5.6 三元相图小结159

习题162

第6章 固体金属中的扩散164

6.1 表象理论165

6.1.1 菲克第一定律165

6.1.2 菲克第二定律165

6.1.3 菲克第二定律的应用166

6.1.4 互扩散171

6.1.5 反应扩散173

6.2 扩散的热力学分析174

6.2.1 扩散驱动力174

6.2.2 扩散原子迁移率174

6.3 扩散的微观机理175

6.3.1 扩散机制175

6.3.2 晶体中原子的跳动与扩散系数177

6.3.3 扩散激活能179

6.4 影响扩散的因素180

6.4.1 温度180

6.4.2 晶体结构181

6.4.3 成分181

6.4.4 应力183

习题183

第7章 金属和合金的凝固185

7.1 纯晶体的凝固186

7.1.1 液态金属的结构186

7.1.2 纯金属的凝固过程186

7.1.3 凝固的热力学条件187

7.1.4 晶核的形成188

7.1.5 晶核的长大193

7.2 合金的凝固197

7.2.1 平衡分配系数197

7.2.2 平衡凝固197

7.2.3 非平衡凝固198

7.2.4 固溶体合金凝固时溶质的再分配200

7.2.5 合金凝固中的成分过冷204

7.3 铸锭的组织与缺陷207

7.3.1 铸锭三晶区207

7.3.2 铸锭的缺陷209

习题211

第8章 回复与再结晶212

8.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化213

8.1.1 显微组织的变化213

8.1.2 冷变形金属中的储存能的变化213

8.1.3 性能的变化规律214

8.2 回复215

8.2.1 回复过程中微观结构的变化215

8.2.2 回复动力学216

8.3 再结晶217

8.3.1 形核与长大218

8.3.2 再结晶动力学曲线219

8.3.3 再结晶温度及其影响因素221

8.3.4 再结晶晶粒大小的控制222

8.3.5 再结晶后的晶粒长大223

8.4 金属的热加工224

8.4.1 动态回复和动态再结晶225

8.4.2 热加工后金属的组织与性能226

习题226

第9章 陶瓷材料228

9.1 陶瓷材料概论229

9.2 陶瓷的晶体结构230

9.2.1 离子晶体的结构规则230

9.2.2 陶瓷的晶体结构232

9.3 陶瓷的晶体缺陷241

9.3.1 点缺陷241

9.3.2 位错243

9.4 陶瓷材料的相图244

9.4.1 SiO2-Al2O3相图244

9.4.2 CaO-SiO2-Al2O3三元相图245

9.5 陶瓷材料的变形246

9.5.1 陶瓷晶体的塑性变形246

9.5.2 非晶体陶瓷的变形248

习题250

第10章 高分子材料251

10.1 高分子材料概述252

10.1.1 高分子材料的基本概念252

10.1.2 高分子材料的分类253

10.2 高分子材料的制备255

10.2.1 连锁聚合255

10.2.2 逐步聚合反应259

10.2.3 高分子共混物的制备260

10.3 高分子材料的结构264

10.3.1 分子的链结构264

10.3.2 高分子材料的聚集态结构266

10.3.3 高分子材料共混物的形态结构273

10.4 高分子材料的性能和断裂275

10.4.1 高分子材料的力学性能275

10.4.2 高分子材料的断裂279

10.4.3 高分子材料的耐热性能283

习题284

第11章 复合材料286

11.1 复合材料概论287

11.1.1 复合材料的发展概况287

11.1.2 复合材料的命名和分类287

11.2 复合材料的增强体288

11.2.1 增强体的概念288

11.2.2 增强体的分类及原理289

11.3 金属基复合材料295

11.3.1 金属基复合材料的种类和性能296

11.3.2 金属基复合材料的制造工艺299

11.4 陶瓷基复合材料300

11.4.1 陶瓷基复合材料的种类300

11.4.2 陶瓷基复合材料的性能特征303

11.5 聚合物基复合材料305

11.5.1 聚合物基复合材料的种类和性能特点305

11.5.2 几种常用的纤维增强体306

11.5.3 热固性和热塑性聚合物基复合材料311

习题313

第12章 材料强化与韧化315

12.1 细晶强化316

12.2 固溶强化317

12.3 变形强化319

12.3.1 位错的增殖319

12.3.2 位错的交割321

12.3.3 面角位错引发的强化323

12.4 弥散强化324

12.4.1 不可变形粒子的强化作用325

12.4.2 可变形粒子的强化作用326

12.5 陶瓷中的相变增韧327

12.5.1 相变增韧327

12.5.2 微裂纹增韧329

12.6 高聚物的强化与韧化330

12.6.1 高聚物的强化原理330

12.6.2 高聚物的韧化原理331

习题333

参考文献334