材料科学与工程基础

材料科学与工程基础本书由williamF.Smith和JavedHashemi编写的《材料科学与工程基础》第5版于2008年由McGraw-Hill出版。

2006年机械工业出版社影印该书第4版，获得好评，相对第4版，第5版有很多大的改进：对原子结构和结合键部分重新编写，更精确，更新颖，更加有利于教学；纳米技术贯穿于各章节中；对习题也有较大改进，进行科学分类，有利于学生和教师实现教学计划所要求的目标和校准。

希望引进该书第5版能使老师的教学和学生的使用更加方便。

1.晶体--原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。

2.中间相--两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。

由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。

3.亚稳相--亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。

4.配位数--晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。

5.再结晶--冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶。

（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程）6.伪共晶--非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。

7.交滑移--当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。

8.过时效--铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP 区，θ ”，θ ’，和θ。

在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将析出θ’，这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。

第四章第一讲材料科学与工程基础(顾宜材料的性能materials property性能决定用途。

本章对材料的力学性能、热性能、电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀性，复合材料及纳米材料的性能进行阐述。

4-1 固体材料的力学性能Mechanical Properties of Solid Materials结构件：力学性能为主非结构件：力学性能为辅，但必不可少mechanical property of materials stress and strain Elastic deformation Modulus Viscoelasticity permanent deformation Strength Fracture4-1-1 材料的力学状态mechanical states of matrials 1.金属的力学状态A 晶态结构，B 较高的弹性模量和强度，C 受力开始为弹性形变，接着一段塑性形变，然后断裂，总变形能很大， D 具有较高的熔点。

某些金属合金 A 呈非晶态合金， B 具有很高的硬度和强度，C 延伸率很低而并不脆。

D 温度升高到玻璃化转变温度以上，粘度明显降低，发生晶化而失去非晶态结构。

2. 无机非金属的力学状态A 玻璃相熔点低，热稳定性差，强度低。

B 气相(气孔)的存在导致陶瓷的弹性模量和机械强度降低。

C 陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。

D 绝大多数无机材料在弹性变形后立即发生脆性断裂，总弹性应变能很小。

陶瓷材料的力学特征高模量高强度高硬度低延伸率3. 聚合物的力学状态(1) 非晶态聚合物的三种力学状态①玻璃态②高弹态③粘流态(2) 结晶聚合物的力学状态A 结晶聚合物常存在一定的非晶部分，也有玻璃化转变。

B 在T g 以上模量下降不大Tm、TfC 在T m 以上模量迅速下降D 聚合物分子量很大，T mT f ,则在T m 与T f 之间将出现高弹态。

E 分子量较低，T m T f , 则熔融之后即转变成粘流态，玻璃化温度(Tg)是非晶态塑料使用的上限温度是橡胶使用的下限温度熔点(Tm)是结晶聚合物使用的上限温度4-1-2 应力和应变stress-strain If a load is static or changes relatively slowly with a time and is applied uniformly over a cross section or surface of a member, the mechanical behavior may be ascertained by a simple stress-strain test. These are mostly commonly conducted for materials at room temperature.4-1-2 应力和应变(stress and strain)应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等。

材料科学与工程基础
1.公共课有数学英语物理化学还有计算机之类，每门可能包含好几个科目，比如化学可能包括无机，有机，物理化学，计算机包含大学计算机基础和C语言。

2.工科通课（就是很多工科专业都会学的课）有工程制图，机械设计基础，电工，理论力学，材料力学之类。

3.接下来是重点的专业课，材料科学基础，材料物理性能，材料力学性能，传输原理（传热，传质，动量传输），热处理原理和工艺（主要先学钢的，以后若是研究其他金属或者陶瓷，都可以参照思路），材料分析测试方法（各种对材料的组织性能进行表征的方法）。

专业课中热处理原理和工艺是金属陶瓷方向学，高分子方向不学。

4.然后是一些专业限选，就是选修性质的专业课，有工程材料，功能材料，热处理设备，陶瓷材料学等。

以上是我们学校的材料科学与工程的在金属与陶瓷方向的课程，别的学校可能会有些不一样，但大体应该差不多。

总之，这个专业在本科阶段学的东西还是很杂的，基础课不用多说，工科通课里面有很多可能到本科毕业都不知道对自己专业有什么用但实际上可能若干年后会用到（也有可能一直用不到）的课，就当拓宽眼界吧。

然后专业课，材料的结构，组织，性能，制备工艺，这几个方面都需要学，而他们之间又是相互影响的。

这些专业课的东西对我来说有些还是很难的，有的完全想象不出来（对的，点阵缺陷什么的需要一定的空间想象能力），而且虽说是工科，其实，
要背的东西也不少，到后面专业课几乎每科都会有很多东西都需要记它们的影响因素。

材料科学与工程基础引言材料科学与工程是一门跨学科的学科，涉及到材料的结构、性质、制备和应用等方面。

在现代社会中，材料科学与工程的发展对于推动科技进步和经济发展起着重要作用。

本教案将介绍材料科学与工程的基础知识，帮助学生建立对材料科学与工程的基本理解和认识。

一、材料的分类与性质1. 无机材料无机材料是指由无机化合物或无机元素组成的材料，如金属、陶瓷、玻璃等。

无机材料具有独特的物理、化学和机械性质，广泛应用于各个领域。

2. 有机材料有机材料是指由有机化合物组成的材料，如塑料、橡胶、纤维等。

有机材料具有良好的可塑性和可加工性，被广泛应用于塑料工业、纺织工业等领域。

3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，具有较高的强度和刚度。

复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

4. 材料的性质材料的性质包括物理性质、化学性质和机械性质等。

物理性质包括密度、热导率、电导率等；化学性质包括化学稳定性、腐蚀性等；机械性质包括强度、硬度、韧性等。

二、材料的结构与组织1. 结晶结构结晶结构是指材料中原子或分子的排列方式。

不同的结晶结构决定了材料的物理和化学性质。

常见的结晶结构有立方晶系、六方晶系等。

2. 非晶态结构非晶态结构是指材料中原子或分子的排列无规则，没有明显的长程有序性。

非晶态材料具有特殊的性质，如高强度、高硬度等。

3. 材料的组织材料的组织是指材料中各个组成部分的分布和排列方式。

材料的组织对材料的性能和性质有重要影响。

常见的材料组织有晶粒、相、孪晶等。

三、材料的制备与加工1. 材料的制备方法材料的制备方法包括物理方法、化学方法和机械方法等。

物理方法包括溶液法、气相法等；化学方法包括沉积法、合成法等；机械方法包括粉末冶金、挤压等。

2. 材料的加工方法材料的加工方法包括热加工和冷加工两种。

热加工包括热轧、锻造等；冷加工包括冷轧、冷拔等。

不同的加工方法可以改变材料的结构和性质。

四、材料的性能测试与评价1. 材料的物理性能测试材料的物理性能测试包括密度测试、热导率测试、电导率测试等。

材料科学与工程基础材料科学与工程是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科，它涉及到物质的各种性质、结构和性能，是现代工程技术的基础。

材料科学与工程基础课程作为学生学习材料专业的入门课程，对于培养学生的材料科学思维和解决实际工程问题的能力具有重要意义。

首先，材料科学与工程基础课程主要包括材料结构、材料性能、材料制备和材料应用等内容。

在学习材料结构方面，学生需要了解原子结构、晶体结构、非晶结构等基本概念，掌握不同结构对材料性能的影响。

在学习材料性能方面，学生需要掌握材料的力学性能、热学性能、电学性能等基本知识，并能够分析不同材料的性能特点。

在学习材料制备方面，学生需要了解材料的加工工艺、制备方法、材料表面处理等内容，掌握不同制备方法对材料性能的影响。

在学习材料应用方面，学生需要了解不同材料在工程领域的应用情况，了解材料选择的原则和方法，掌握材料在实际工程中的应用技术。

其次，材料科学与工程基础课程的学习对于学生的专业素养和创新能力培养具有重要作用。

通过学习材料科学与工程基础课程，学生可以建立起对材料的基本认识，培养材料科学的思维方式，提高分析和解决实际工程问题的能力。

同时，学生还可以通过课程学习了解到材料科学与工程领域的最新发展动态，激发学生的创新意识和创新能力，为将来从事材料科学与工程领域的研究和实践打下坚实的基础。

最后，材料科学与工程基础课程的学习还能够为学生提供更多的就业机会和发展空间。

随着科技的不断发展和工程技术的不断进步，对于材料科学与工程领域的人才需求日益增加。

而具备扎实的材料科学与工程基础知识和能力的学生，将会在材料领域的研究、开发、生产和应用方面具有更多的就业机会和发展空间。

综上所述，材料科学与工程基础课程对于学生的专业素养和创新能力培养具有重要意义，对于学生的职业发展也具有重要意义。

因此，学生应该认真对待材料科学与工程基础课程的学习，努力掌握课程内容，提高自己的材料科学与工程素养，为将来的学习和工作打下坚实的基础。

材料科学与工程基础1. 简介材料科学与工程是研究材料的性质、结构、制备和应用的学科。

它涉及到材料的选择、设计、生产和性能评价等方面，对于现代社会的技术进步和经济发展至关重要。

本文将介绍材料科学与工程的基础知识，包括材料的分类、结构与性能、制备方法以及应用领域等。

2. 材料的分类材料可以根据其组成和性质的不同进行分类。

常见的材料分类包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料。

2.1 金属材料金属材料是由金属元素或者其合金组成的材料。

金属具有良好的导电性和导热性，还具有较高的强度和硬度。

常见的金属材料包括铁、铜、铝等。

2.2 陶瓷材料陶瓷材料是由无机非金属元素组成的材料。

陶瓷具有良好的耐热性和耐腐蚀性，但通常较脆。

常见的陶瓷材料包括瓷器、玻璃等。

2.3 聚合物材料聚合物材料是由大量有机高分子化合物组成的材料。

聚合物具有良好的可塑性和绝缘性，广泛应用于塑料、橡胶等领域。

2.4 复合材料复合材料是由两个或更多不同类型的材料组合而成的材料。

复合材料结合了各种材料的优点，具有高强度、高耐腐蚀性和轻质的特点。

3. 材料的结构与性能材料的结构与性能密切相关。

材料的结构包括晶体结构、晶格常数和晶体缺陷等。

材料的性能包括力学性能、热学性能和电学性能等。

3.1 晶体结构晶体结构是材料中原子或离子的排列方式。

晶体可以分为单晶和多晶两种。

单晶具有有序排列的晶格结构，而多晶由多个颗粒状的晶粒组成。

3.2 晶格常数晶格常数是描述晶格结构的参数，它表示晶体中晶格点之间的距离。

晶格常数的大小会影响材料的性能，如硬度和导电性等。

3.3 晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中存在的缺陷或杂质。

晶体缺陷会对材料的性能产生重要影响，如导电性和热导率等。

4. 材料的制备方法材料的制备方法是指将原材料转化为具有特定结构和性能的材料的工艺过程。

常见的材料制备方法包括熔炼、溶液法、沉积法和固相反应法等。

4.1 熔炼熔炼是将固体材料加热至熔点并冷却成固体的过程。

材料科学与工程基础
材料科学与工程是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的综合性学科。

在
现代工程领域中，材料科学与工程的基础知识至关重要，它涉及到材料的选择、设计、加工和性能评价等方面，对于提高产品质量、降低成本、延长使用寿命都起着至关重要的作用。

材料科学与工程的基础知识主要包括材料的结构与性能、材料的制备与加工、
材料的表征与测试等内容。

首先，材料的结构与性能是材料科学与工程的核心内容之一。

材料的结构包括原子结构、晶体结构和晶粒结构等，而材料的性能则包括力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等。

通过对材料的结构与性能进行深入的研究，可以为材料的设计和应用提供重要的理论基础。

其次，材料的制备与加工是材料科学与工程的另一个重要内容。

材料的制备包
括熔炼、溶解、沉淀、成型等过程，而材料的加工则包括锻造、轧制、挤压、注塑等工艺。

通过对材料的制备与加工进行研究，可以实现材料的精密控制和优化，从而提高材料的性能和降低成本。

最后，材料的表征与测试也是材料科学与工程的重要组成部分。

材料的表征包
括显微结构观察、成分分析、物相分析等内容，而材料的测试则包括力学性能测试、热学性能测试、电学性能测试和光学性能测试等。

通过对材料的表征与测试，可以全面了解材料的性能特点，为材料的选用和应用提供科学依据。

综上所述，材料科学与工程基础知识对于现代工程领域具有重要意义。

掌握材
料的结构与性能、制备与加工、表征与测试等基础知识，可以为工程技术人员提供科学的指导，从而实现产品质量的提高和技术水平的提升。

希望本文所述内容能够对材料科学与工程的学习和研究有所帮助。

材料科学与工程基础材料科学与工程基础是材料科学与工程专业学生的一门重要基础课程，也是其后续专业课程的基础。

材料科学与工程基础课程主要涉及材料结构、性能与应用三个方面的内容。

首先，材料结构是材料科学与工程基础课程的核心内容之一。

它主要包括晶体结构、非晶态结构、晶体缺陷等。

晶体结构是研究晶体材料内部原子排列方式的科学，晶体结构的不同会直接影响材料的性质与应用。

非晶态结构是研究非晶态材料内部原子排列方式的科学，非晶态材料具有无定形的特点，其性质与晶体材料有很大差异。

晶体缺陷是指晶体中存在的各种类型的缺陷，缺陷的特点会直接影响材料的性能与应用。

其次，材料性能是材料科学与工程基础课程的另一个重要内容。

材料性能指的是材料在一定条件下所表现出来的特征与行为。

材料的性能可以分为物理性能、化学性能、力学性能等。

物理性能主要包括热性能、电性能、磁性能等，研究材料在不同温度、压力等条件下的表现。

化学性能主要包括耐腐蚀性、氧化性等，研究材料在化学环境中的表现。

力学性能主要包括强度、硬度、韧性等，研究材料在外力作用下的变形行为。

最后，材料应用是材料科学与工程基础课程的另一个重点。

材料应用主要包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料等在不同领域的应用。

金属材料广泛应用于工业领域，如汽车、航空、航天等；陶瓷材料主要应用于电子、光学等领域；聚合物材料主要应用于塑料、橡胶等领域。

材料科学与工程基础课程通过介绍不同材料的应用，帮助学生了解材料的特性与工程应用。

综上所述，材料科学与工程基础是一门涵盖材料结构、性能与应用的重要课程。

学生通过学习材料结构，了解材料内部原子排列方式的差异；通过学习材料性能，了解材料在不同条件下的特性与行为；通过学习材料应用，了解不同材料在各个领域的应用情况。

这些知识为学生进一步深入学习材料科学与工程专业课程奠定了坚实的基础。

材料科学与工程基础《材料科学与工程基础》是2006年机械工业出版社出版的图书，作者是史密斯。

1内容简介本书由williamF.Smith和JavedHashemi编写的《材料科学与工程基础》第5版于2008年由McGraw-Hill出版。

2006年机械工业出版社影印该书第4版，获得好评，相对第4版，第5版有很多大的改进：对原子结构和结合键部分重新编写，更精确，更新颖，更加有利于教学；纳米技术贯穿于各章节中；对习题也有较大改进，进行科学分类，有利于学生和教师实现教学计划所要求的目标和校准。

希望引进该书第5版能使老师的教学和学生的使用更加方便。

[2]2目录出版说明第5版影印前言第4版影印前言Perface第1章材料科学与工程引论211材料与工程312材料科学与工程613材料的种类8131金属材料8132聚合物材料10133陶瓷材料11134复合材料13135电子材料1414材料间的竞争1515材料科学与技术的最新进展和未来趋势17 151智能材料17152纳米材料1916材料设计与选择1917第1章小结2018定义2119习题22第2章原子结构与键合2421原子结构和亚原子粒子2522原子序数、质量数和相对原子质量2823原子的电子结构31231普朗克量子理论和电磁辐射31232氢原子的玻尔理论34233不确定原理和薛定谔波函数37234量子数、能级和原子轨道40235多电子原子的能态43236量子力学模型和元素周期表4424原子尺寸、离化能和电子亲合力的周期性变化49241原子尺寸的变化趋势49242离化能的变化趋势49243电子亲和力的变化趋势52 244金属、类金属和非金属5225一次键54251离子键55252共价键61253金属键68254混合键7026二次键7127第2章小结7428定义7529习题77第3章材料中的晶体结构和非晶态结构84 31空间点阵和晶胞8532晶系与布拉菲点阵8633主要的金属晶体结构87331体心立方（BCC）晶体结构89 332面心立方（FCC）晶体结构92 333密排六方（HCP）晶体结构93 34立方晶胞中的原子位置9535立方晶胞中的晶向9636立方晶胞中晶面的米勒指数10037密排六方晶体结构中的晶面和晶向105 371HCP晶胞中的晶面指数105372HCP晶胞中的晶向指数10638FCC、HCP和BCC晶体结构的比较108 381FCC和HCP晶体结构108382BCC晶体结构11039体密度、面密度以及线密度的晶胞计算110 391体密度110392面密度111393线密度113310多晶型或同素异构114311晶体结构分析1153111X光源1163112X光衍射1173113晶体结构的X光衍射分析119312非晶态材料125313第3章小结126314定义127315习题128材料科学与工程基础目录第4章凝固和晶体缺陷13641金属的凝固137411液态金属中稳定晶核的形成139 412液态金属中晶体生长与晶粒结构的形成144413工业铸件中的晶粒结构14542单晶体的凝固14643金属固溶体150431置换式固溶体151432间隙式固溶体15344晶体缺陷155441点缺陷155442线缺陷（位错）156443面缺陷159444体缺陷16245鉴别微观结构和缺陷的实验技术163 451光学金相、ASTM晶粒尺寸和晶粒直径的确定163452扫描电子显微镜（SEM）168 453透射电子显微镜（TEM）169 454高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）170445扫描探针显微镜和原子分辨率173 46第4章小结17647定义17748习题178第5章热激活过程和固体中的扩散18651固体中的速率过程18752固体中的原子扩散191521固体中的扩散概述191522扩散机制191523稳态扩散193524非稳态扩散19653扩散过程的工业应用198531气体渗碳使钢铁表面硬化198 532集成电路用硅晶圆的杂质扩散202 54温度对固体扩散的影响20455第5章小结20856定义20857习题209第6章金属的力学性能(Ⅰ)21461金属与合金的成形加工215611金属和合金的铸造215612金属和合金的热轧和冷轧217613金属和合金的挤压221614锻造222615其他的金属成形工艺22462金属材料中的应力和应变225621弹性变形和塑性变形225622工程应力和工程应变226623泊松比228624切应力与切应变22863拉伸试验和工程应力应变图230631由拉伸试验和工程应力应变图获得的力学性能数据232632部分合金的工程应力应变曲线的比较23763 3 真应力和真应变23764硬度与硬度测试23965金属单晶体的塑性形变240651金属晶体表面的滑移带与滑移线240 652金属晶体由滑移机制造成的塑性形变242653滑移系统244654金属单晶体的临界切应力249655施密特定律250656孪生25266多晶金属的塑性形变254661晶界对金属强度的影响254662塑性形变对晶粒形状和位错分布的影响256663冷塑性形变对金属强度增加的影响258 67金属的固溶强化25968塑性形变金属的回复和再结晶261681深冷加工金属再加热之前的结构262 682回复263683再结晶26469金属中的超塑性268610纳米晶金属270611第6章小结271612定义272613习题273第7章金属的力学性能(Ⅱ)28071金属的断裂281711韧性断裂282712脆性断裂283713韧度和冲击试验286714韧性脆性转变温度286715断裂韧度28972金属的疲劳291721周期应力295722韧性金属在疲劳过程中发生的基本结构变化296723影响金属疲劳强度的几个主要因素297 73疲劳裂纹扩展速率298731疲劳裂纹扩展与应力、裂纹长度的关系298732疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子范围作图300733疲劳寿命计算30274金属的蠕变和应力断裂304741金属的蠕变304742蠕变试验306743蠕变断裂试验30775第7章小结30876定义30977习题309第8章相图31681纯物质的相图31782吉布斯相律31983冷却曲线32084二元匀晶合金系统32185杠杆定律32486合金的非平衡凝固32887二元共晶合金系统33188二元包晶合金系统33989二元偏晶系统344810不变反应345811有中间相和中间化合物的相图347 812三元相图351813第8章小结354814定义355815习题357第9章工程合金36691铁和钢的生产368911高炉中的生铁生产368912炼钢和主要钢铁产品形式的加工369 92铁碳系统371921铁铁碳化物相图371922Fe Fe3C相图中的固相371923Fe Fe3C相图中的不变反应372 924碳素钢的缓慢冷却37493普通碳素钢的热处理381931马氏体381932奥氏体的等温分解386933共析碳素钢的连续冷却转变曲线391 934碳素钢的退火与正火394935碳素钢的回火395936碳素钢的分类与典型的力学性能399 94低合金钢400941合金钢的分类400942合金钢中合金元素的分布402943合金元素对钢的共析温度影响403 944淬硬性404945低合金钢典型的力学性能和应用409 95铝合金409951析出强化（硬化）411952铝及其产品的一般性能418953锻造铝合金419954铸造铝合金42496第9章小结42697定义42798习题428第10章聚合物材料436101概述4371011热塑性塑料4381012热固性塑料438102聚合反应4391021单个乙烯分子的共价键结构439 1022一个活化乙烯分子的共价键结构440 1023聚乙烯聚合的整体反应和聚合度441 1024链式聚合步骤4411025热塑性塑料的平均相对分子质量443 1026单体的官能度4441027非晶体线性聚合物的结构444 1028乙烯基树脂与亚乙烯基树脂446 1029均聚物与共聚物44710210其他聚合方法450103工业用聚合方法452104一些热塑性塑料的结晶度与立体异构现象4541041非晶态热塑性塑料的凝固454 1042半晶态热塑性塑料的凝固454 1043半晶态热塑性塑料的结构456 1044热塑性塑料的立体异构现象457 1045齐格勒（Ziegler）催化剂与纳塔（Natta）催化剂458105塑料的加工4591051用于热塑性塑料的加工工艺460 1052用于热固性塑料的加工工艺464 106通用热塑性塑料4661061聚乙烯4681062聚氯乙烯均聚物与共聚物471 1063聚丙乙烯4731064聚苯乙烯4731065聚丙烯腈4741066苯乙烯丙烯腈（SAN）4751067ABS4751068聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）477 1069氟塑料478107工程热塑性塑料4791071聚酰胺（尼龙）4801072聚碳酸酯4831073苯氧基树脂4841074聚甲醛4851075热塑性聚酯4861076聚苯硫醚4871077聚醚酰亚胺4881078聚合物合金488108热固性塑料（热固性树脂）4891081酚醛塑料4911082环氧树脂4921083不饱和聚酯4941084氨基树脂（尿素塑料和三聚氰胺）495109第10章小结4971010定义4981011习题500第11章陶瓷材料510111概述511112简单陶瓷的晶体结构5131121简单陶瓷化合物中的离子键和共价键5131122存在于离子键固体中的简单离子排列5141123氯化铯晶体（CsCl）结构517 1124氯化钠晶体（NaCl）结构518 1125FCC与HCP晶格中的间隙位置522 1126闪锌矿晶体（ZnS）结构524 1127氟石晶体（CaF2）结构526 1128反氟石晶体结构5281129刚玉晶体（Al2O3）结构528 11210尖晶石（MgAl2O4）晶体结构528 11211钙钛矿（CaTiO3）晶体结构528 11212碳和它的同素异形体529113硅酸盐结构5331131硅酸盐结构的基本结构单元533 1132硅酸盐的岛状结构、链状结构及环状结构5331133硅酸盐的片状结构5331134硅酸盐的网络结构535114陶瓷制备过程5361141材料准备5371142成形5371143热处理542115传统陶瓷和工程陶瓷5441151传统陶瓷5441152工程陶瓷547116陶瓷的力学性能5491161概述5491162陶瓷材料变形的机制5491163影响陶瓷材料强度的因素550 1164陶瓷材料的韧度5511165部分稳定氧化锆（PSZ）的相变增韧5531166陶瓷的疲劳失效5531167陶瓷研磨剂材料555117陶瓷材料的热学性能5561171陶瓷耐火材料5571172酸性耐火材料5581173碱性耐火材料5581174航天航空器用陶瓷瓦绝热片558 118玻璃5581181玻璃的定义5601182玻璃的转变温度5601183玻璃的结构5611184玻璃的组成5621185玻璃的粘性变形5641186玻璃的形成方法5661187钢化玻璃5681188化学强化玻璃568119陶瓷涂层和表面工程5701191硅酸盐玻璃涂层5701192氧化物和碳化物涂层570 1110纳米技术和陶瓷5711111第11章小结5731112定义5741113习题575第12章复合材料582121概述583122增强塑料类复合材料用纤维5841221增强塑料用玻璃纤维5841222增强塑料用碳纤维5871223增强塑料用的芳族聚酰胺纤维589 1224增强塑料类复合材料用的碳纤维、芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的力学性能比较589123纤维增强塑料类复合材料5911231纤维增强塑料的基体材料5911232纤维增强塑料5921233在等应变、等应力情况下的片状连续纤维塑料基体复合材料的弹性模量方程596124纤维增强塑料的开式模塑加工工艺601 1241手铺成型工艺6011242喷射铺展成型工艺6011243真空包热压成型工艺6021244绕丝成型工艺603125纤维增强塑料的闭式模塑加工工艺604 1251压塑与注射成型加工工艺604 1252片状模塑复合材料（SMC）加工工艺6051253连续挤压成型加工工艺606126金属基和陶瓷基复合材料6061261金属基复合材料（MMCs）606 1262陶瓷基复合材料（CMCs）608 127第12章小结613128定义614129习题616第13章材料的电学性能624131金属的电导6251311金属电导现象的经典模型625 1312欧姆定律6271313金属导体中电子的漂移速度631 1314金属的电阻率632132电导性的能带模型6361321金属的能带模型6361322绝缘体的能带模型638133本征半导体6381331本征半导体的电导机制6381332纯硅晶体点阵中的电荷输运639 1333元素本征半导体的能带图640 1334元素本征半导体电导的定量关系641 1335温度对本征半导体的影响643134非本征半导体6451341n型（负型）非本征半导体645 1342p型（正型）非本征半导体647 1343非本征硅半导体材料的掺杂剂649 1344掺杂剂对非本征半导体中的载流子浓度的影响6491345在室温条件下总电离杂质浓度对硅中载流子迁移率的影响6521346温度对非本征半导体电导率的影响653135半导体器件6551351pn结6561352pn结型二极管的一些应用659 1353双极性结型晶体管660136微电子学6621361微电子平面双极性晶体管662 1362微电子平面场效应晶体管663 1363微电子集成电路的制作666137化合物半导体673138陶瓷的电学性能6761381介电体的基本特性676 1382陶瓷绝缘体材料678 1383陶瓷电容器材料679 1384陶瓷半导体6801385铁电陶瓷682139纳电子学6851310第13章小结6861311定义6871312习题690第14章光学性质与超导材料696 141概述697142光谱和电磁波频谱697143光的折射6991431折射率6991432光折射的斯涅耳定律701 144光的吸收、辐射和反射702 1441金属7021442硅酸盐玻璃7031443塑料7041444半导体706145发光7071451光致发光7081452阴极发光708146射线的受激发射和激光710147光导纤维7141471光导纤维中的光损失714 1472单模和多模光导纤维715 1473光导纤维的加工7161474现代光导纤维通信系统718 148超导材料7191481超导态7191482超导体的磁学性质7201483超导体中的电流和磁场722 1484高电流、高磁场超导体723 1485高临界温度(Tc)超导氧化物725 149定义7271410习题728第15章磁学性能732151概述733152磁场和参量7331521磁场7331522磁感应7361523磁导率7361524磁化率738153磁性的类型7381531反磁性7391532顺磁性7391533铁磁性7391534原子的单个未成对电子的磁矩741 1535反铁磁性7431536亚铁磁性743154温度对铁磁性的影响743155铁磁畴744156决定铁磁畴结构的能量类型746 1561交换能量7461562静磁能量7471563磁晶各向异性能7471564畴壁能量7481565磁致伸缩能量749157铁磁性金属的磁化和退磁751158软磁材料7521581软磁材料的理想性能7531582软磁材料的能量损失7531583铁硅合金7541584金属玻璃7551585镍铁合金756159硬磁材料7591591硬磁材料的性能759 1592铝镍钴（Alnico）合金761 1593稀土合金7631594钕铁硼磁合金765 1595铁铬钴磁合金765 1510铁氧体76715101软磁铁氧体76715102硬磁铁氧体7711511第15章小结7711512定义7721513习题775附录Ⅰ：部分元素的一些性质780附录Ⅱ：元素的离子半径782习题解答784。

材料科学与工程基础知识材料科学与工程是一门涵盖材料的结构、性能、制备、应用及其相关科学原理和工程技术的学科。

在现代科技领域，材料科学与工程发挥着重要的作用，其知识基础涵盖了许多领域，包括材料结构和性能、固态物理、化学、能源、机械、电子、环境等。

以下是关于材料科学与工程的基础知识：1.材料的分类材料可以根据其组成、性质和应用分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等。

金属材料具有良好的导电性和导热性，适用于制造结构件、导热元件和电子器件等。

陶瓷材料具有优良的耐高温、耐磨损和绝缘特性，主要应用于制造电子陶瓷、建筑陶瓷和磁性材料等。

高分子材料具有较好的可塑性和绝缘性能，广泛应用于塑料、橡胶和纤维等领域。

复合材料是由两种或多种材料按一定比例混合而成，具有优异的性能，例如碳纤维增强复合材料具有高强度和轻质的特点。

2.材料的晶体结构材料的晶体结构是由原子或离子按照一定的空间排列规则而构成的。

晶体被分为晶格和晶胞，晶格是由原子或离子堆积而成的三维结构，而晶胞是晶格中最小的重复单元。

常见的晶体结构有立方晶系、六方晶系、正交晶系、四方晶系等。

材料的晶体结构直接影响着其力学性能、热学性能和电学性能等。

3.材料的性能材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能、化学性能等。

力学性能包括强度、韧性、硬度等，这些性能能够反映材料在外力作用下的抗变形和抗破坏能力。

热学性能包括热传导性、线膨胀系数等，这些性能决定了材料的热稳定性和导热性。

电学性能包括导电性、绝缘性等，这些性能决定了材料在电子器件中的应用。

化学性能决定了材料在不同环境下的耐腐蚀性能和反应活性。

4.材料的制备与加工材料的制备包括化学合成、物理制备和机械制备等多种方法。

化学合成是通过化学反应来制备材料，如溶胶-凝胶法、溶液法、气相沉积等。

物理制备是通过物理方法改变材料的结构和性质，如溅射法、激光熔凝法、热处理等。

机械制备是通过机械加工方法来制备材料，如铸造、锻造、挤压等。

材料科学与工程基础材料科学与工程是伴随新技术、新材料飞速发展而诞生的一门新兴学科。

这是一门以固体物理、无机化学、有机化学、物理化学为基础，研究材料组成、结构、生产/加工过程、材料性能与使用效能以及它们之间关系的学科。

材料是人类赖以生存和发展的物质基础。

诸如金属、塑料、橡胶、陶瓷、磁性、光电等众多材料，广泛应用于电子通信、机械制造、工程建筑、航天航空、能源石化、生物医学、汽车工业等领域。

材料的类型非常广泛。

按物理化学性质，可以分为金属材料、有机高分子材料、无机分金属材料（陶瓷）和复合材料。

按性能分，又可以分为结构材料和功能材料。

此外，包括钢铁、水泥、塑料等已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，已经成为很多支柱产业的基础，又被称为传统材料或基础材料。

与传统材料相对应，随着半导体集成电路、光纤通信、航空航天技术、生物医学工程的发展，许多具有优异性能和应用前景的新型先进材料也在不断发展当中。

▩材料专业的学生学什么？材料类专业属于工科，是研究材料组成、结构、工艺、性质和使用性能之间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。

材料专业，在中学的学习中，没有相对应的专业，但是在化学和物理课程学习过程中，肯定会接触到一些材料的基本知识。

所有材料专业的学生，要学习的内容有：工科的基础课：高等数学、普通物理、线性代数等；专业基础课：物理化学、分析化学、有机化学等；专业课：材料研究方法、材料科学基础、材料工程基础等。

其中主干课程为：材料学概论、材料科学基础、材料物理性能、工程材料、材料科学与工程实验系列等。

由于材料有不同的分类，比如物理材料、化学材料的分类，所以大学阶段的材料学院，会针对不同的材料细分领域设置不同的科研团队。

以清华材料学院为例，学院拥有6个科研团队，分为是新型功能材料团队、新能源材料团队、微结构与材料计算团队、材料加工技术及工艺仿真团队、医用环境碳材料创新团队、极端条件材料团队。

材料科学与工程基础
材料科学与工程是一门广泛而基础性的学科，涉及基础理论，材料性能，材料制备以及它们之间的关系。

材料科学与工程的基础知识是构建材料领域的基础，包括原子的数学表示法，原子与元素随时间演化的演进，材料本质的结构和相态，材料力学性能的测试，以及材料结构与性能之间的关系等等。

材料的多样性和特性是由它们的微观结构决定的，而不同的材料合金在使用中能够发挥出不同的性能，包括强度、硬度、抗腐蚀性、热稳定性、机械伸缩性和电学性能等。

材料科学与工程的应用非常广泛，它们具有社会性、经济性、技术性和环境性的功能，使用的材料不断增加，以适应新的应用需求。

材料也可以根据具体的应用要求而经过特定的制备形式进行加工，包括粉末冶金、热处理、电镀、光刻、热压等。

材料科学与工程在增加新材料用途，生产性能良好的高精度零件，针对日常生活中的再利用以及加工准备等问题方面表现出了无限的可能性。

材料科学与工程是一门复杂但又基础性的学科，它既具有基础性的学问，又具有有实际意义的技术和应用性，材料科学与工程的范围非常广泛，它综合运用科学原理和工程技术，为科学和工业发展做出了不可估量的贡献，为社会发展作出了重要贡献。

材料科学：
材料科学是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。

其工程硕士学位授权单位培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程技术人才。

材料科学与工程基础：
《材料科学与工程基础》是2010年由国防工业出版社出版的图书，作者是黄根哲。

本书系统地介绍了金属的化学成分、组织结构、机械性能和应用特点方茴的基本概念及基础知识。

内容简介：
《材料科学与工程基础》共分7章，分别阐述了晶体结构与晶体缺陷、金属机械性能、二元合金相图、铁碳合金相图、钢的热处理、碳钢及合金钢、有色金属及合金等机械类专业基础内容。

《材料科学与工程基础》可作为高等工科院校机械类及近机类专业的重要技术基础课程用书，同时可供从事材料研究与应用的工程技术人员作为了解专业知识，提高专业英语水平的阅读材料。

奉书英文影印版由机械工业出版社和美国麦格劳一希尔教育出版（亚洲）公司合作出版。

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