材料科學與工程基礎(戰略性新興領域十四五高等教育教材)

作者：編者:葉飛//劉瑋書|責編:陶艷玲
出版社：化學工業
ISBN：9787122464569

出版日期：2025/02/01
裝幀：平裝
頁數：415

人民幣：RMB 89 元售價：元

內容大鋼

《材料科學與工程基礎》兼顧材料科學與材料工程兩個分支學科，全面介紹了材料的結構、性能、製備和應用等方面的基礎知識，涵蓋金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料以及半導體材料、能源材料、智能材料、生物材料等先進材料。書中分為結構與缺陷、形變與強化、擴散與相變、性能與應用四個部分，內容注重理論與實踐的結合，通過豐富的實例，幫助讀者深入理解材料科學與工程的基本概念和原理，掌握材料的力學、物理學、化學、生物學等方面的核心基礎，了解材料在各個領域的應用和發展趨勢。
本書是材料科學與工程專業或相關專業的本科、研究生教材和教學參考書，也適合工程技術人員學習使用。

作者介紹

編者:葉飛//劉瑋書|責編:陶艷玲

  第1章  走進材料科學與工程
    1.1  材料與人類文明
    1.2  材料科學與工程的內涵
      1.2.1  材料四要素之成分
      1.2.2  材料四要素之結構
      1.2.3  材料四要素之工藝
      1.2.4  材料四要素之性能
    1.3  材料演化與分類
      1.3.1  天然材料
      1.3.2  人工材料
      1.3.3  發展趨勢
    習題
第一部分  結構與缺陷
  第2章  原子結構與結合鍵
    2.1  原子結構
      2.1.1  原子的內部結構
      2.1.2  原子結構模型
    2.2  元素周期表
      2.2.1  元素周期表的結構
      2.2.2  元素性能的周期性規律
    2.3  原子間結合鍵
      2.3.1  原子間作用力和結合能
      2.3.2  主價鍵
      2.3.3  次價鍵
      2.3.4  實際材料中的結合鍵
    習題
  第3章  晶體結構基礎
    3.1  晶體
      3.1.1  晶體的定義
      3.1.2  晶體的基本特徵
    3.2  空間點陣和晶胞
      3.2.1  晶體結構與點陣
      3.2.2  晶胞
      3.2.3  晶體的對稱性
      3.2.4  晶系
      3.2.5  布拉維點陣
    3.3  晶向和晶面
      3.3.1  晶向指數
      3.3.2  晶面指數
      3.3.3  六方晶系的四軸指數
      3.3.4  晶向長度和夾角
      3.3.5  晶面間距和夾角
    3.4  晶體投影
      3.4.1  極射赤面投影
      3.4.2  烏氏網
    3.5  非晶體
    習題
  第4章  固體結構
    4.1  純金屬的晶體結構
      4.1.1  面心立方結構

      4.1.2  體心立方結構
      4.1.3  密排六方結構
      4.1.4  晶體的理論密度
      4.1.5  原子堆垛
      4.1.6  晶體結構中的間隙
    4.2  合金的晶體結構
      4.2.1  固溶體
      4.2.2  金屬間化合物
    4.3  離子晶體的結構
      4.3.1  離子晶體的結構規則
      4.3.2  典型的離子晶體結構
    4.4  共價晶體的結構
    4.5  高分子聚合物的結構
      4.5.1  碳氫分子
      4.5.2  聚合物分子
      4.5.3  聚合物的分子量
      4.5.4  分子鏈的形態和結構
      4.5.5  熱塑性與熱固性聚合物
      4.5.6  聚合物晶體
    4.6  同素異構與同分異構
      4.6.1  同素異構
      4.6.2  同分異構
    習題
  第5章  晶體缺陷
    5.1  點缺陷
      5.1.1  金屬中的點缺陷
      5.1.2  陶瓷中的點缺陷
      5.1.3  晶態聚合物中的點缺陷
      5.1.4  原子振動
    5.2  位錯
      5.2.1  位錯的結構特徵
      5.2.2  伯氏矢量
      5.2.3  位錯的線張力
      5.2.4  位錯的運動
      5.2.5  位錯的形成與增殖
    5.3  面缺陷
      5.3.1  晶體表面
      5.3.2  晶界
      5.3.3  相界
      5.3.4  其他面缺陷
    5.4  體缺陷
    習題
第二部分  形變與強化
  第6章  材料力學性能
    6.1  應力與應變
    6.2  彈性變形與塑性變形
      6.2.1  彈性變形
      6.2.2  塑性變形
    6.3  材料的拉伸性能
      6.3.1  材料拉伸測試

      6.3.2  金屬材料的拉伸性能
      6.3.3  聚合物材料的拉伸性能
    6.4  硬度
      6.4.1  布氏硬度
      6.4.2  洛氏硬度
      6.4.3  維氏硬度
      6.4.4  努氏硬度
      6.4.5  邵氏硬度
    6.5  抗衝擊性能
    6.6  其他常用力學性能
      6.6.1  壓縮
      6.6.2  扭轉
      6.6.3  彎曲
    6.7  材料性能的可變性與設計安全因素
      6.7.1  材料性能的可變性
      6.7.2  設計安全因素
    習題
  第7章  變形和強化機制
    7.1  彈性變形機制
    7.2  塑性變形機制
      7.2.1  單晶體的滑移
      7.2.2  單晶體的孿生
      7.2.3  多晶體的塑性變形
    7.3  塑性變形中材料組織和性能的變化
      7.3.1  晶粒形貌
      7.3.2  變形織構
      7.3.3  位錯亞結構
      7.3.4  殘餘應力
    7.4  強化機制
      7.4.1  細晶強化
      7.4.2  固溶強化
      7.4.3  加工硬化
      7.4.4  第二相強化
    7.5  回復、再結晶和晶粒長大
      7.5.1  回復
      7.5.2  再結晶
      7.5.3  再結晶后的晶粒長大
    7.6  非晶體的塑性變形
      7.6.1  非晶態聚合物的變形
      7.6.2  非晶合金的變形
      7.6.3  非晶陶瓷的變形
    習題
  第8章  材料的失效
    8.1  斷裂
      8.1.1  韌性斷裂和脆性斷裂
      8.1.2  斷口特徵
      8.1.3  斷裂力學原理
      8.1.4  影響材料韌性的因素
    8.2  疲勞
      8.2.1  循環應力

      8.2.2  SN曲線
      8.2.3  疲勞裂紋的形成與擴展
      8.2.4  影響疲勞壽命的因素
    8.3  蠕變
      8.3.1  蠕變行為
      8.3.2  影響蠕變性能的因素
    習題
第三部分  擴散與相變
  第9章  固體中的擴散
    9.1  擴散現象
    9.2  穩態擴散與菲克第一定律
    9.3  非穩態擴散與菲克第二定律
    9.4  擴散微觀機制
      9.4.1  擴散機制
      9.4.2  擴散通道
    9.5  影響擴散的因素
      9.5.1  溫度
      9.5.2  材料的結構
    9.6  不同材料中的擴散
      9.6.1  半導體材料中的擴散
      9.6.2  離子晶體中的擴散
      9.6.3  聚合物中的擴散
    習題
  第10章  相圖
    10.1  相和相平衡
      10.1.1  相的概念
      10.1.2  相平衡
      10.1.3  相律
    10.2  相圖的測定和熱力學基礎
      10.2.1  相圖的測定方法
      10.2.2  相圖的熱力學基礎
    10.3  單組元相圖
    10.4  二元相圖
      10.4.1  勻晶相圖
      10.4.2  共晶相圖
      10.4.3  共析和包晶相圖
      10.4.4  複雜二元相圖分析
    10.5  鐵碳相圖
      10.5.1  鐵碳相圖的特徵
      10.5.2  典型鐵碳合金的平衡凝固組織轉變
      10.5.3  含碳量對鐵碳平衡組織和性能的影響
    10.6  三元相圖
      10.6.1  三元相圖成分表示方法
      10.6.2  三元勻晶相圖
      10.6.3  截面圖和投影圖
    習題
  第11章  相變
    11.1  相變過程中的形核
      11.1.1  均勻形核
      11.1.2  非均勻形核

    11.2  相變過程中的晶核長大
    11.3  固態相變
      11.3.1  固態相變的特點
      11.3.2  固態相變動力學
      11.3.3  亞穩態和平衡態
    11.4  等溫轉變
      11.4.1  珠光體轉變
      11.4.2  貝氏體轉變
      11.4.3  馬氏體轉變
    11.5  連續冷卻轉變
    11.6  鐵碳合金典型組織的力學性能
      11.6.1  珠光體的力學性能
      11.6.2  貝氏體的力學性能
      11.6.3  馬氏體的力學性能
    習題
第四部分  性能與應用
  第12章  電學性能
    12.1  經典導電模型
      12.1.1  歐姆定律和電導率
      12.1.2  電子與離子導電
    12.2  能帶結構與導電性能
      12.2.1  能帶的形成
      12.2.2  金屬、半導體和絕緣體的能帶結構
    12.3  金屬的導電性能
    12.4  半導體的導電性能
      12.4.1  本征半導體
      12.4.2  非本征半導體
      12.4.3  溫度對載流子濃度的影響
      12.4.4  影響遷移率的因素
      12.4.5  霍爾效應
      12.4.6  PN結與晶體管
    12.5  陶瓷材料的導電性能
    12.6  聚合物材料的導電性能
    12.7  介電材料
      12.7.1  介電材料的極化
      12.7.2  儲能介電材料
      12.7.3  壓電和鐵電材料
      12.7.4  低溫共燒陶瓷技術與器件
    習題
  第13章  熱學性能
    13.1  熱容
      13.1.1  經典熱容理論
      13.1.2  量子熱容理論
      13.1.3  比熱容的測定
    13.2  熱膨脹與熱應力
      13.2.1  熱膨脹
      13.2.2  熱應力
    13.3  儲熱和製冷
      13.3.1  儲熱技術
      13.3.2  卡路里製冷

    13.4  熱傳導
      13.4.1  熱載流子
      13.4.2  熱導率
      13.4.3  宏觀傳熱模型
      13.4.4  微觀傳熱模型
      13.4.5  熱導率的測量方法
    13.5  熱阻
      13.5.1  熱阻的定義
      13.5.2  界面熱阻
      13.5.3  界面熱阻的物理模型
    13.6  傳熱性能的優化與控制
      13.6.1  提高熱導率的方法
      13.6.2  降低界面熱阻的方法
    習題
  第14章  磁學性能
    14.1  磁性相關物理量
      14.1.1  磁偶極子和磁偶極矩
      14.1.2  磁場強度和磁感應強度
      14.1.3  相對磁導率和磁化強度
      14.1.4  磁學物理量的單位
    14.2  原子磁性來源
      14.2.1  電子磁矩
      14.2.2  原子核磁矩
    14.3  宏觀物質磁性的分類
      14.3.1  抗磁性
      14.3.2  順磁性
      14.3.3  磁序
    14.4  磁疇與技術磁化
      14.4.1  磁疇
      14.4.2  磁化過程與磁滯
      14.4.3  磁各向異性
    14.5  磁性材料的表徵與應用
      14.5.1  磁性材料的表徵
      14.5.2  磁性材料的應用
    習題
  第15章  光學性能
    15.1  介電材料的折射率
      15.1.1  介電材料中束縛電子的動力學方程
      15.1.2  介電材料的折射率模型
    15.2  金屬的折射率
      15.2.1  金屬中自由電子的動力學方程
      15.2.2  金屬的折射率模型
    15.3  光在各向同性介質中的傳播
      15.3.1  光在材料界面的反射與折射
      15.3.2  光在薄膜材料中的傳播
      15.3.3  材料折射率的測量
    15.4  光在各向異性材料中的傳播
      15.4.1  雙摺射
      15.4.2  瓊斯矩陣
    習題

  第16章  生物相容性
    16.1  材料與生物體的相互作用
      16.1.1  材料與血液的相互作用
      16.1.2  材料與蛋白質的相互作用
      16.1.3  材料與細胞的相互作用
      16.1.4  材料與組織的相互作用
      16.1.5  植入材料在生物體內的變化
    16.2  生物相容性的分類
      16.2.1  組織相容性
      16.2.2  血液相容性
    16.3  影響材料生物相容性的因素
      16.3.1  材料結構對組織相容性的影響
      16.3.2  材料表面特性對血液相容性的影響
    16.4  生物相容性的評價
      16.4.1  生物相容性的評價標準
      16.4.2  生物相容性的評價方法
    習題
  第17章  材料的前沿應用
    17.1  半導體材料
      17.1.1  晶體管
      17.1.2  發光器件
      17.1.3  光伏器件
      17.1.4  熱電器件
      17.1.5  感測器件
    17.2  智能材料
      17.2.1  智能材料的發展歷程
      17.2.2  智能材料的分類
      17.2.3  智能材料的應用
      17.2.4  智能材料面臨的挑戰和發展趨勢
    17.3  電池材料
      17.3.1  電池簡史
      17.3.2  鋰離子電池
      17.3.3  鈉離子電池
      17.3.4  下一代高性能電池
    17.4  環境材料
      17.4.1  環境材料的定義
      17.4.2  環境材料的分類
      17.4.3  生命周期評價
      17.4.4  環境材料的應用
    17.5  生物材料
      17.5.1  生物材料的定義
      17.5.2  生物材料的發展歷程
      17.5.3  生物材料的分類
      17.5.4  生物材料的應用
    習題
  第18章  材料與社會
    18.1  原料的丰度與純度
      18.1.1  丰度與供求平衡
      18.1.2  純度與高純物質
    18.2  材料的能耗與碳排放

    18.3  產品的壽命與材料的失效
      18.3.1  產品的壽命
      18.3.2  材料的失效
    18.4  廢品的處置與循環
      18.4.1  二次直接利用與二次工程化利用
      18.4.2  原料回收與再利用
      18.4.3  填埋與燃燒
    18.5  材料優選與社會可持續發展
      18.5.1  生態審計
      18.5.2  材料優選
      18.5.3  材料使用效率
      18.5.4  社會可持續發展
    習題
習題參考答案（二維碼）
參考文獻

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