材料物理概論

第1章 固體的晶體結(jié)構(gòu)
1.1 晶體結(jié)構(gòu)及其特性
1.1.1 晶體的概念
1.1.2 晶體的特性
1.2 晶體結(jié)構(gòu)的周期性
1.2.1 空間點陣
1.2.2 晶胞和原胞
1.3 晶體結(jié)構(gòu)的對稱性
1.3.1 基本對稱操作
1.3.2 晶系
1.4 晶體結(jié)構(gòu)的表征
1.4.1 晶列和晶向指數(shù)
1.4.2 晶面指數(shù)
1.4.3 六方晶系的晶向指數(shù)和晶面指數(shù)
1.5 常見晶體結(jié)構(gòu)
1.6 實際晶體的結(jié)構(gòu)特征
1.6.1 晶體的各向異性
1.6.2 多晶型性
1.7 倒易點陣
1.7.1 倒格子基矢定義
1.7.2 倒格子的性質(zhì)
1.7.3 晶面間距、晶面和晶向夾角
第2章 量子理論的建立
2.1 量子觀點的形成——量子化概念
2.1.1 普朗克量子論
2.1.2 愛因斯坦的光量子論
2.1.3 玻爾的量子論
2.2 波粒二相性——物質(zhì)波及其物理意義
2.2.1 德布羅意物質(zhì)波
2.2.2 波函數(shù)及其性質(zhì)
2.2.3 量子力學(xué)建立
2.3 測不準關(guān)系
2.4 薛定諤方程
2.4.1 薛定諤方程及力學(xué)量
2.4.2 薛定諤方程物理意義討論
2.5 薛定諤方程應(yīng)用舉例
2.6 經(jīng)典價鍵理論及其意義
2.6.1 元素周期表和原子軌道理論的合理性
2.6.2 經(jīng)典晶體結(jié)合的基本價鍵理論
第3章 固體能帶理論基礎(chǔ)
3.1 固體中的電子狀態(tài)和能帶的形成
3.2 周期勢場中的電子狀態(tài)和能帶結(jié)構(gòu)
3.3 布里淵區(qū)和能帶理論
3.4 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體
3.5 能帶理論意義及其局限性
第4章 晶體的結(jié)構(gòu)缺陷及其運動
4.1 點缺陷
4.1.1 點缺陷結(jié)構(gòu)
4.1.2 點缺陷的能量和運動
4.1.3 點缺陷的運動
4.1.4 熱平衡點缺陷
4.1.5 熱力學(xué)非平衡條件下的點缺陷
4.2 位錯
4.2.1 位錯結(jié)構(gòu)
4.2.2 位錯的結(jié)構(gòu)特征
4.2.3 位錯的應(yīng)力場
4.2.4 位錯的運動
4.3 位錯和缺陷相互作用
4.3.1 位錯和點缺陷間相互作用
4.3.2 位錯和位錯的相互作用
4.4 晶體中位錯的產(chǎn)生及其觀察
4.4.1 位錯的產(chǎn)生和消失
4.4.2 位錯的增殖
4.5 常見晶體中的特殊位錯結(jié)構(gòu)
4.5.1 面心立方晶體中的位錯
4.5.2 體心立方體晶體中的位錯
4.5.3 密排六方結(jié)構(gòu)晶體中的位錯
4.6 晶界和相界
4.6.1 晶界
4.6.2 相界
第5章 固體表面和界面結(jié)構(gòu)與特性
5.1 固體表面和界面結(jié)構(gòu)
5.1.1 固體表面結(jié)構(gòu)
5.1.2 理想表面結(jié)構(gòu)
5.1.3 清潔表面結(jié)構(gòu)
5.1.4 實際表面結(jié)構(gòu)
5.2 吸附和偏析
5.2.1 吸附
5.2.2 偏析
第6章 合金熱力學(xué)基礎(chǔ)
6.1 熱力學(xué)的基本概念
6.1.1 概念
6.1.2 熱力學(xué)一般定義
6.2 熱力學(xué)第一定律
6.2.1 熱力學(xué)第一定律
6.2.2 物理量
6.3 化學(xué)熱力學(xué)
6.3.1 化學(xué)勢概念
6.3.2 相平衡
6.4 熱力學(xué)統(tǒng)計規(guī)律
6.4.1 系統(tǒng)微觀運動狀態(tài)描述
6.4.2 麥克斯韋玻爾茲曼統(tǒng)計規(guī)律
6.4.3 費米狄拉克統(tǒng)計規(guī)律
6.4.4 玻色愛因斯坦統(tǒng)計規(guī)律
第7章 合金相與相圖
7.1 合金相
7.1.1 合金相的分類
7.1.2 影響合金相的主要因素
7.2 固溶體
7.2.1 固溶體的分類
7.2.2 置換固溶體
7.2.3 間隙固溶體
7.2.4 有序固溶體
7.2.5 固溶體的性能
7.2.6 金屬化合物
7.3 熱力學(xué)平衡與相圖
7.3.1 相與結(jié)構(gòu)
7.3.2 相律
7.3.3 單元系相圖
7.3.4 二元相圖
7.3.5 三元相圖
7.4 FeC相圖
第8章 固體中的擴散
8.1 菲克定律和擴散方程的解
8.1.1 菲克定律
8.1.2 擴散方程的解
8.2 擴散的原子理論
8.2.1 擴散的微觀機制
8.2.2 原子遷移和擴散系數(shù)
8.3 影響擴散的因素
8.4 擴散熱力學(xué)
8.4.1 擴散熱力學(xué)
8.4.2 調(diào)幅分解
8.4.3 調(diào)幅分解的組織和性能
8.5 反應(yīng)擴散
8.6 離子晶體中的擴散
第9章 相變
9.1 相變及其分類
9.1.1 相變的概念
9.1.2 相變的熱力學(xué)基礎(chǔ)及相變分類
9.1.3 相變微觀機制理論
9.2 脫溶沉淀擴散相變
9.2.1 相圖和熱處理
9.2.2 析出過程的熱力學(xué)
9.2.3 脫溶沉淀方式
9.2.4 脫溶沉淀特征
9.3 鋼在熱處理過程中的相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象
9.3.1 奧氏體的形核
9.3.2 奧氏體長大
9.3.3 奧氏體晶粒長大及控制
9.4 奧氏體等溫轉(zhuǎn)變
9.4.1 珠光體轉(zhuǎn)變
9.4.2 貝氏體轉(zhuǎn)變
9.4.3 馬氏體轉(zhuǎn)變
9.5 有序無序轉(zhuǎn)變
9.5.1 有序結(jié)構(gòu)
9.5.2 有序無序轉(zhuǎn)變
9.5.3 有序無序轉(zhuǎn)變對性能影響
第10章 晶體的塑性形變和再結(jié)晶
10.1 材料的形變特性
10.1.1 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
10.1.2 彈性變形與彈性模量
10.2 彈性和滯彈性
10.2.1 彈性變形的特征和彈性模量
10.2.2 彈性變形的本質(zhì)
10.2.3 滯彈性和內(nèi)耗
10.2.4 黏彈性
10.3 單晶體的塑性變形
10.3.1 滑移和滑移系
10.3.2 滑移的臨界分切應(yīng)力
10.3.3 形變和位錯運動關(guān)系
10.3.4 單晶體的形變形式
10.4 多晶體的塑性變形及其機制
10.4.1 多晶體的塑性變形過程特點
10.4.2 多晶體塑性變形的機制和影響因素
10.4.3 多相合金的塑性變形
10.5 塑性變形對金屬組織和性能的影響
10.5.1 塑性變形對組織結(jié)構(gòu)的影響
10.5.2 塑性變形對金屬性能的影響
10.6 回復(fù)與再結(jié)晶
10.6.1 概述
10.6.2 回復(fù)
10.6.3 再結(jié)晶
10.6.4 晶粒長大
第11章 材料的強化
11.1 概述
11.2 合金強化
11.2.1 概念和現(xiàn)象
11.2.2 固溶強化及其理論
11.2.3 分散強化
11.2.4 兩相合金強化
11.3 加工硬化及其位錯理論
11.3.1 塑性變形過程和屈服現(xiàn)象
11.3.2 加工硬化位錯理論
11.4 馬氏體強化及其應(yīng)用
11.5 復(fù)合材料及其強化
11.5.1 概述
11.5.2 顆粒增強復(fù)合材料
11.5.3 纖維增強復(fù)合材料
11.5.4 復(fù)合材料的界面
第12章 斷裂
12.1 斷裂及斷裂力學(xué)概述
12.1.1 概述
12.1.2 斷裂力學(xué)初步
12.1.3 斷裂韌性
12.2 斷裂物理基礎(chǔ)
12.2.1 斷裂類型
12.2.2 韌性斷裂
12.2.3 脆性斷裂
12.2.4 微觀裂紋形核機制
12.3 韌性脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象
12.3.1 變溫造成的韌脆性轉(zhuǎn)變
12.3.2 韌性脆性轉(zhuǎn)變的影響因素
12.3.3 環(huán)境引起的脆性轉(zhuǎn)變
12.4 斷裂理論的研究與發(fā)展
第13章 疲勞
13.1 交變應(yīng)力與疲勞
13.1.1 交變載荷與循環(huán)應(yīng)力
13.1.2 疲勞的分類
13.1.3 SN曲線與疲勞極限
13.2 材料的疲勞循環(huán)特性
13.2.1 應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
13.2.2 循環(huán)硬化和軟化
13.2.3 循環(huán)硬化的不同階段
13.3 疲勞過程中的宏、微觀特征
13.3.1 疲勞斷口特征
13.3.2 滑移線和滑移帶
13.3.3 侵入和擠出
13.3.4 循環(huán)變形后的位錯結(jié)構(gòu)
13.3.5 循環(huán)過程中的位錯結(jié)構(gòu)
13.4 疲勞模型及理論
13.4.1 總壽命模型
13.4.2 長裂紋擴展模型
13.4.3 短裂紋擴展模型
第14章 蠕變
14.1 概論
14.1.1 蠕變現(xiàn)象
14.1.2 蠕變強度和蠕變類型
14.1.3 蠕變曲線
14.2 蠕變理論
14.2.1 蠕變的時間律
14.2.2 蠕變的溫度律
14.2.3 蠕變的應(yīng)力律
14.2.4 穩(wěn)態(tài)蠕變理論
14.2.5 蠕變的結(jié)構(gòu)理論
14.3 蠕變斷裂機制
14.3.1 應(yīng)力集中理論
14.3.2 空位聚集理論
14.4 蠕變的組織結(jié)構(gòu)和性能變化及影響因素
14.4.1 蠕變的形變機制和物理性能變化
14.4.2 蠕變強度的影響因素
第15章 晶格振動和材料的熱學(xué)性質(zhì)
15.1 一維單原子鏈
15.1.1 周期性邊界條件
15.1.2 格波
15.2 一維復(fù)式晶格振動
15.2.1 一維雙復(fù)式晶格振動色散關(guān)系
15.2.2 聲學(xué)波與光學(xué)波
15.2.3 相鄰原子運動情況分析
15.2.4 長波近似
15.2.5 三維晶格振動
15.2.6 晶格振動的量子化和聲子
15.3 比熱容的量子理論
15.3.1 經(jīng)典理論的困難
15.3.2 晶格比熱的量子理論一般公式
15.3.3 愛因斯坦模型
15.3.4 德拜模型
15.4 非諧效應(yīng)：熱膨脹
15.4.1 非簡諧效應(yīng)
15.4.2 晶體的熱脹系數(shù)
第16章 固體材料的電學(xué)性質(zhì)
16.1 固體電學(xué)性能概述
16.1.1 材料的導(dǎo)電類型
16.1.2 電導(dǎo)率和遷移率
16.2 固體材料的導(dǎo)電機制
16.2.1 自由電子近似下的導(dǎo)電性
16.2.2 有效質(zhì)量和有效電子密度
16.3 金屬材料的電性能
16.3.1 金屬的導(dǎo)電機制
16.3.2 金屬電導(dǎo)率的影響因素
16.3.3 固溶體
16.3.4 金屬間化合物
16.3.5 金屬電阻研究的意義
16.4 絕緣體及其介電特性
16.4.1 絕緣體
16.4.2 電介質(zhì)及其介電行為
16.5 超導(dǎo)電性
16.5.1 超導(dǎo)現(xiàn)象和概念
16.5.2 超導(dǎo)的特征
16.5.3 BSC理論
16.5.4 超導(dǎo)的應(yīng)用
第17章 材料的磁學(xué)特性
17.1 材料磁性的物理基礎(chǔ)
17.1.1 磁矩及其物理本質(zhì)
17.1.2 磁化現(xiàn)象與磁化強度
17.1.3 固體磁性
17.2 材料的磁化曲線及磁滯回線
17.2.1 磁化曲線和磁滯回線
17.2.2 材料磁學(xué)物理量及其物理意義
17.3 自發(fā)磁化與磁疇結(jié)構(gòu)
17.3.1 自發(fā)磁化
17.3.2 磁疇及其結(jié)構(gòu)
17.3.3 技術(shù)磁化
17.4 磁性材料的各種物理效應(yīng)
17.4.1 磁光效應(yīng)
17.4.2 磁致伸縮效應(yīng)
17.4.3 磁各向異性
第18章 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)及其界面特性
18.1 半導(dǎo)體中的載流子及其導(dǎo)電行為
18.2 半導(dǎo)體中載流子的運動和有效質(zhì)量
18.2.1 電子和空穴的有效質(zhì)量
18.2.2 半導(dǎo)體中電子的速度
18.2.3 半導(dǎo)體中的電子加速度
18.2.4 狀態(tài)密度函數(shù)
18.3 半導(dǎo)體的類型和特征
18.3.1 本征半導(dǎo)體
18.3.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體和雜質(zhì)能級
18.3.3 n型半導(dǎo)體
18.3.4 少數(shù)載流子濃度
18.4 半導(dǎo)體中載流子的輸運
18.4.1 載流子遷移率
18.4.2 非平衡載流子
18.5 半導(dǎo)體器件接觸
18.5.1 pn結(jié)
18.5.2 金屬半導(dǎo)體接觸
18.5.3 半導(dǎo)體表面電子狀態(tài)
18.5.4 異質(zhì)結(jié)
第19章 納米材料與非晶
19.1 納米材料及其奇異性
19.1.1 概述
19.1.2 納米材料特性上的奇異性
19.2 納米材料的特性
19.2.1 強度
19.2.2 塑性
19.2.3 彈性模量
19.2.4 超塑性
19.2.5 納米材料的磁性能
19.2.6 材料的熱學(xué)性能
19.2.7 納米材料的光學(xué)性質(zhì)
19.2.8 材料的電學(xué)性質(zhì)
19.2.9 納米材料的介電性質(zhì)
19.3 非晶材料及其特性
19.3.1 概述
19.3.2 金屬玻璃的微觀結(jié)構(gòu)
19.3.3 金屬玻璃的優(yōu)異特性
思考與習(xí)題
參考文獻