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材料科学基础(第三版）

样章
作者：
赵杰
定价：
49.80 元
版面字数：
490.00千字
开本：
16开
装帧形式：
平装
页数：
364
最新
印次时间：
2025年12月
ISBN：
978-7-04-055101-3
物料号：
55101-00
出版时间：
2021-07-16
读者对象：
高等教育
一级分类：
材料类
二级分类：
材料类专业课
三级分类：
材料制备科学与技术

本教材是在大连理工大学出版社2015年出版的赵杰主编《材料科学基础》（第二版）的基础上，跟踪学科发展并总结近几年使用教材的反馈意见修订而成的。本教材是大连理工大学依托中国大学MOOC平台建设的国家精品在线开放课程——材料科学基础的配套教材，体现了编写团队近年来教学实践的相关成果。

材料科学是探究材料结构、制备、性能和使役行为之间关系和变化规律的一门应用基础学科。本教材将材料科学基础知识分为三个部分，即晶体学基础、形变及强化基础、相图及相变基础。主要内容包括原子结构与结合键、晶体结构、非晶体和准晶体结构、晶体缺陷、位错基础、材料的变形、回复再结晶、二元相图、三元相图、材料的凝固、固态扩散等。本教材结合计算机增强现实技术，针对较为抽象内容制作了动画、AR等相关模型，以促进学习者对相关知识点和原理的理解。为适应教育国际化的需要，本教材中提供了大部分专业词汇的英文名称，一些例题及材料科学重要人物介绍等采用英文形式。

本教材可作为高等学校本科材料类专业的教材，也可供研究生及相关人员选用。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第一部分 晶体学基础
        • 第1章 原子结构与结合键 Atomic Structure and Interatomic Bonding
          • 1.1 原子结构 Atomic Structure
            • 1.1.1 原子的内部结构 Inner Structures of Atoms
              • 1.1.2 元素周期表The Periodic Table
                • 1.1.3 原子电离能 Ionization Energy of an Atom
                  • 1.1.4 电子亲和能 Electron Affinity Energy
                    • 1.1.5 原子电负性 Electronegativity of an Atom
                    • 1.2 原子间的结合键 Interatomic Bonding
                      • 1.2.1 原子结合键的本质 Nature of Atomic Bonding
                        • 1.2.2 离子键 Ionic Bonding
                          • 1.2.3 共价键 Covalent Bonding
                            • 1.2.4 金属键 Metallic Bonding
                              • 1.2.5 范德瓦耳斯键 van der Waals Bonding
                                • 1.2.6 氢键 Hydrogen Bonding
                              • 第2章 晶体结构 Crystal Structures
                                • 2.1 晶体学基础Fundamental Concepts
                                  • 2.1.1 空间点阵和晶胞Space Lattice and Unit Cell
                                    • 2.1.2 晶向指数和晶面指数 Indices of Crystallographic Directions and planes
                                      • 2.1.3 晶体投影Crystal Projection
                                      • 2.2 纯金属的晶体结构Crystal Structures of Pure Metals
                                        • 2.2.1 三种典型的金属晶体结构Three Typical Metallic Crystal Structures
                                          • 2.2.2 点阵常数与原子半径Lattice Constant and Atomic Radius
                                            • 2.2.3 晶体中原子堆垛方式与间隙Atomic Packing and Interstices
                                              • 2.2.4 多晶型性Polymorphism
                                              • 2.3 合金相的晶体结构Crystal Structures of Alloys
                                                • 2.3.1 固溶体Solid solution
                                                  • 2.3.2 中间相 Intermediate Phases
                                                  • 2.4 离子晶体的结构Ionic Crystal Structures
                                                    • 2.4.1 离子晶体的结构规则Structure Rules of Ionic Crystals
                                                      • 2.4.2 典型离子晶体结构Typical Ionic Crystal Structures
                                                      • 2.5 共价晶体的结构Covalent Crystal Structures
                                                      • 第3章 非晶体和准晶体的结构 Amorphous and Quasicrystal Structures
                                                        • 3.1 非晶体的结构 Amorphous Structures
                                                          • 3.1.1 金属玻璃的形成Formations of Metallic Glasses
                                                            • 3.1.2 金属玻璃的结构Structures of Metallic Glasses
                                                              • 3.1.3 金属玻璃的性能 Properties of Metallic Glasses
                                                              • 3.2 准晶体的结构 Quasicrystal Structures
                                                                • 3.2.1 准晶体的结构 Quasicrystal Structures
                                                                  • 3.2.2 准晶体的形成与性能 Formations and Properties of Quasicrystals
                                                                • 第4章 晶体缺陷 Crystal Defects
                                                                  • 4.1 引言 Introduction
                                                                    • 4.2 点缺陷Point Defects
                                                                      • 4.2.1 金属中的点缺陷 Point Defects in Metals
                                                                        • *4.2.2 陶瓷中的点缺陷 Point Defects in Ceramics
                                                                          • *4.2.3 聚合物中的点缺陷 Point Defects in Polymers
                                                                          • 4.3 原子振动 Atomic Vibration
                                                                            • 4.4 位错Dislocation
                                                                              • 4.4.1 位错的结构特征Structure of Dislocations
                                                                                • 4.4.2 柏氏矢量 Burgers Vector
                                                                                • 4.5 面缺陷 Planar Defects
                                                                                  • 4.5.1 外表面 Surface
                                                                                    • 4.5.2 晶界 Grain Boundary
                                                                                      • 4.5.3 孪晶界Twin Boundary
                                                                                        • 4.5.4 相界 Interface, Phase Boundary
                                                                                          • 4.5.5 其他面缺陷 Other Planar Defects
                                                                                          • 4.6 体缺陷 Bulk Defects
                                                                                            • 习题
                                                                                          • 第二部分 形变及强化基础
                                                                                            • 第5章 位错基础 Fundamentals of Dislocation
                                                                                              • 5.1 位错应力场Stress Field of Dislocation
                                                                                                • 5.1.1 刃型位错的应力场Stress Field of Edge Dislocation
                                                                                                  • 5.1.2 螺型位错的应力场 Stress Field of Screw Dislocation
                                                                                                  • 5.2 位错的能量及位错的线张力 Strain Energy and Line Tension of Dislocation
                                                                                                    • 5.2.1 位错的能量 Dislocation Energy
                                                                                                      • 5.2.2 位错的线张力Line Tension of Dislocation
                                                                                                      • 5.3 位错的运动 Dislocation Movement
                                                                                                        • 5.3.1 位错的滑移 Slip of Dislocation
                                                                                                          • 5.3.2 位错的攀移 Climb of Dislocation
                                                                                                            • 5.3.3 位错所受的力Force on Dislocation
                                                                                                              • 5.3.4 位错的运动速度 Velocity of Dislocation Movement
                                                                                                              • 5.4 位错间的相互作用 Interaction between Dislocations
                                                                                                                • 5.4.1 平行位错间的弹性相互作用Elastic Interaction between Parallel Dislocations
                                                                                                                  • 5.4.2 相交位错间的相互作用Interaction between Crossing Dislocations
                                                                                                                  • 5.5 位错与点缺陷的相互作用Interaction between Dislocation and Point Defect
                                                                                                                    • 5.6 位错与表面的相互作用Interaction between Dislocation and Surface
                                                                                                                      • 5.7 位错的形成和增殖 Dislocation Formation and Multiplication
                                                                                                                        • 5.7.1 位错的形成 Dislocation Formation
                                                                                                                          • 5.7.2 位错增殖Dislocation Multiplication
                                                                                                                          • 5.8 实际晶体中的位错 Dislocation in Real Crystal
                                                                                                                            • 5.8.1 堆垛层错Stacking Fault
                                                                                                                              • 5.8.2 分位错Partial Dislocation
                                                                                                                                • 5.8.3 扩展位错 Extended Dislocation
                                                                                                                              • 第6章 材料的形变 Deformation of Materials
                                                                                                                                • 6.1 弹性变形 Elastic Deformation
                                                                                                                                  • 6.2 塑性变形Plastic Deformation
                                                                                                                                    • 6.2.1 滑移Slip
                                                                                                                                      • 6.2.2 孪生Twinning
                                                                                                                                        • 6.2.3 扭折Kink
                                                                                                                                        • 6.3 多晶体的塑性变形Plastic Deformation of Polycrystalline
                                                                                                                                          • 6.3.1 多晶体塑性变形行为 Plastic Deformation of Polycrystalline
                                                                                                                                            • 6.3.2 晶粒尺寸的影响Effect of Grain Size
                                                                                                                                            • 6.4 固溶体合金的塑性变形Plastic Deformation of Solid Solution Alloy
                                                                                                                                              • 6.5 多相合金的塑性变形Plastic Deformation of Heterogeneous Alloy
                                                                                                                                                • 6.5.1 复合型合金的塑性变形Plastic Deformation of Polyphase Alloy
                                                                                                                                                  • 6.5.2 弥散强化合金的塑性变形Plastic Deformation of Precipitation Strengthening Alloy
                                                                                                                                                  • 6.6 加工硬化Work Hardening
                                                                                                                                                    • 6.6.1 单晶体的加工硬化Work Hardening of Single Crystal
                                                                                                                                                      • 6.6.2 多晶体的加工硬化Work Hardening of Polycrystalline
                                                                                                                                                      • 6.7 屈服现象及应变时效Yielding and Strain Aging
                                                                                                                                                        • 6.7.1 屈服现象Yielding
                                                                                                                                                          • 6.7.2 应变时效 Strain Aging
                                                                                                                                                          • 6.8 塑性变形中材料组织与性能的变化Evolution of Microstructure and Property during Plastic Deformation
                                                                                                                                                            • 6.8.1 晶粒组织变化Development of Grains
                                                                                                                                                              • 6.8.2 位错亚结构的变化Development of Substructure
                                                                                                                                                                • 6.8.3 形变织构Deformation Texture
                                                                                                                                                                  • 6.8.4 残余应力Residual Stress
                                                                                                                                                                • 第7章 回复与再结晶 Recovery and Recrystallization
                                                                                                                                                                  • 7.1 概述Introduction
                                                                                                                                                                    • 7.1.1 组织的变化Microstructural Evolution
                                                                                                                                                                      • 7.1.2 性能的变化Property Evolution
                                                                                                                                                                      • 7.2 回复Recovery
                                                                                                                                                                        • 7.2.1 回复动力学Recovery Kinetics
                                                                                                                                                                          • 7.2.2 回复机理Recovery Mechanism
                                                                                                                                                                            • 7.2.3 回复的应用Application of Recovery Process
                                                                                                                                                                            • 7.3 再结晶Recrystallization
                                                                                                                                                                              • 7.3.1 再结晶的形核及长大Nucleation and Growth during Recrystallization
                                                                                                                                                                                • 7.3.2 再结晶动力学Recrystallization Kinetics
                                                                                                                                                                                  • 7.3.3 再结晶温度Recrystallization Temperature
                                                                                                                                                                                    • 7.3.4 再结晶结束的晶粒尺寸Grain Size after Recrystallization
                                                                                                                                                                                    • 7.4 晶粒长大Grain Growth
                                                                                                                                                                                      • 7.4.1 正常晶粒长大Normal Grain Growth
                                                                                                                                                                                        • 7.4.2 异常晶粒长大Abnormal Grain Growth
                                                                                                                                                                                          • 7.4.3 再结晶图Recrystallization Diagram
                                                                                                                                                                                            • 7.4.4 再结晶织构与退火孪晶 Recrystallization Texture and Annealing Twin
                                                                                                                                                                                            • 7.5 动态回复和再结晶Dynamic Recovery and Recrystallization
                                                                                                                                                                                              • 7.5.1 动态回复Dynamic Recovery
                                                                                                                                                                                                • 7.5.2 动态再结晶Dynamic Recrystallization
                                                                                                                                                                                                  • 7.5.3 热加工引起的组织与性能的变化Evolution of Microstructures and Properties
                                                                                                                                                                                                    • 7.5.4 蠕变Creep
                                                                                                                                                                                                      • 7.5.5 超塑性Superplasticity
                                                                                                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                                                                                                    • 第三部分 相图及相变基础
                                                                                                                                                                                                      • 第8章 二元相图 Binary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                        • 8.1 相图基础知识 Fundamental Concepts of Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                          • 8.1.1 相平衡与相律 Phase Equilibrium and Phase Rule
                                                                                                                                                                                                            • 8.1.2 相图Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                              • 8.1.3 相图的试验测定方法 Measurement for Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                • 8.1.4 杠杆定律 Lever Rule
                                                                                                                                                                                                                • 8.2 相图的热力学基础 Thermodynamics of Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.1 固溶体的自由能—成分曲线 Free Energy-Composition Curve of Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.2 多相平衡的公切线原理 Common Tangent Line for Multi-Phase Equilibrium
                                                                                                                                                                                                                      • 8.2.3 从自由能—成分曲线推测相图 Prediction of Phase Diagrams based on Free Energy-Composition Curve
                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.4 二元相图的几何规律 Geometric Principles of Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                        • 8.3 二元相图 Binary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                          • 8.3.1 匀晶相图Isomorphous Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                            • 8.3.2 共晶相图Eutectic Diagrams
                                                                                                                                                                                                                              • 8.3.3 包晶相图 Peritectic Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                • 8.3.4 复杂二元相图的分析方法 Analysis for Complex Binary Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                • 8.4 二元相图分析实例——铁碳相图 The Iron-Iron Carbide Phase Diagram
                                                                                                                                                                                                                                  • 8.4.1 铁碳二元合金中的相 The Phases in Fe-C Binary Alloy
                                                                                                                                                                                                                                    • 8.4.2 铁碳相图The Iron-Iron Carbide Phase Diagram
                                                                                                                                                                                                                                    • 8.5 相图的应用 Applications of Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                    • 第9章 三元相图 Ternary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                      • 9.1 三元相图基础 Fundamentals for Ternary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                        • 9.1.1 三元相图的特点 Characteristics of Ternary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                          • 9.1.2 三元相图成分表示方法 Plotting Compositions on a Ternary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                            • 9.1.3 杠杆定律及重心定律 Lever Rule and Gravity-Center Rule
                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2 三元匀晶相图 Ternary Isomorphous Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                              • 9.2.1 相图分析Analysis on Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2.2 固溶体的凝固过程 Solidification of Ternary Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                                                • 9.3 三元共晶相图 Ternary Eutectic Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3.1 组元在固态完全不溶 Negligible Solubilities of the Components
                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.3.2 组元在固态有限溶解 Limited Solubilities of the Components
                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.4 三元包晶相图Ternary Peritectic Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.5 三元相图的分析方法 Specification of Ternary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.6 三元相图举例 Examples of Typical Ternary Phase Diagrams
                                                                                                                                                                                                                                                        • 第10章 材料的凝固 Solidification of Materials
                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.1 材料凝固的基本规律Basic Rules of Solidification
                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.1.1 液相结构 Structure of Liquid
                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.1.2 凝固的热力学条件 Thermodynamics of Solidification
                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.1.3 结晶的一般规律 General Rule of Crystallization
                                                                                                                                                                                                                                                                  • *10.1.4 金属玻璃 Metallic Glasses
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.2 凝固时的形核 Nucleation of Crystals
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2.1 均匀形核 Homogeneous Nucleation
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.2.2 非均匀形核 Heterogeneous Nucleation
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.3 晶体的长大 Growth of Crystals from Liquid Phase
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.3.1 晶体生长的动态过冷度 Dynamic Supercooling
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.3.2 固液界面结构 The Nature of the Solid-Liquid Interface
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.3.3 液体中的温度分布及晶体生长方式 Temperature Distribution and Crystal Growth
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.4 固溶体的凝固 Solidification of Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.4.1 固溶体结晶特点 Crystallization in Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.4.2 固溶体的平衡凝固 Equilibrium Freezing in Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.4.3 固溶体的非平衡凝固 Non-Equilibrium Freezing in Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.4.4 区域熔炼 Zone Melting or Zone Refining
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.4.5 成分过冷 Constitutional Supercooling
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.5 共晶体的凝固 Eutectic Freezing
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.5.1 共晶体的形成 Formation of Eutectic Alloy
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.5.2 共晶体的分类及形态 Types of Eutectic Structures
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.6 铸锭组织 Microstructure of Casting Ingot
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.6.1 铸锭的典型组织 Typical Structure of Casting Ingot
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.6.2 铸锭组织的控制 Control of Microstructure in Casting Ingot
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.6.3 铸锭的缺陷 Defects in Casting Ingot
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 第11章 固态扩散 Solid Diffusion
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.1 扩散现象 Diffusion Phenomena
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.2 扩散定律 Diffusion Laws
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.2.1 菲克第一定律 Fick's First Law
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.2.2 菲克第二定律 Fick's Second Law
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.3 扩散定律的应用 Applications of Diffusion Laws
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.3.1 稳态扩散 Steady-State Diffusion
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.3.2 非稳态扩散 Nonsteady-State Diffusion
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.3.3 扩散系数的测定 Measurement of Diffusion Coefficient
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.4 扩散机理和微观理论Diffusion Mechanisms and Theory
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.4.1 置换型固溶体扩散机制Diffusion Mechanisms in Substitutional Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.4.2 间隙固溶体扩散机制Diffusion Mechanisms in Interstitial Solid Solution
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.4.3 原子跳跃与扩散系数 Atom Jump and Diffusion Coefficient
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.4.4 扩散系数与扩散激活能 Diffusion Coefficient and Activation Energy
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.4.5 无规则行走和扩散距离 Random Walk and Diffusion Distance
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.5 柯肯达尔效应和达肯方程 Kirkendall Effect and Darken Equation
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.5.1 柯肯达尔效应 Kirkendall Effect
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.5.2 达肯方程 Darken E与正文是对应的，但跟上一个标题有出入quation
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.6 扩散的热力学分析 Thermodynamics of Diffusion
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.7 反应扩散 Reaction Diffusion
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.8 扩散的影响因素 Influence Factors of Diffusion
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.8.1 温度 Temperature
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.8.2 晶体结构 Crystal Structures
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.8.3 晶体缺陷 Crystal Defects
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.8.4 化学成分 Chemical Composition
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.8.5 外场 External Fields
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 附录1 元素周期表
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 附录2 元素的电负性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 附录3 原子和离子半径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 专业词汇中英文对照表
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 参考文献