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第1章 金属与合金的晶体结构1

1.1 晶体学基础1

1.1.1 空间点阵和晶胞1

1.1.2 晶系和布拉菲点阵2

1.1.3 晶向指数和晶面指数3

1.2 金属的晶体结构7

1.2.1 典型的金属晶体结构7

1.2.2 亚金属的晶体结构13

1.3 合金相的晶体结构15

1.3.1 固溶体15

1.3.2 中间相21

习题27

第2章 实际金属的晶体缺陷29

2.1 点缺陷29

2.1.1 空位和间隙原子29

2.1.2 点缺陷的平衡浓度29

2.2 线缺陷31

2.2.1 位错类型31

2.2.2 柏氏矢量34

2.2.3 位错密度36

2.2.4 作用在位错上的力和位错的运动37

2.2.5 位错的应力场和应变能39

2.2.6 位错的线张力42

2.2.7 位错间的交互作用力42

2.2.8 实际晶体中的位错44

2.3 面缺陷——界面48

2.3.1 晶界和亚晶界48

2.3.2 孪晶界和相界50

2.3.3 堆垛层错52

2.3.4 外表面52

习题53

第3章 合金相图57

3.1 相图的基本知识57

3.1.1 相平衡和相律57

3.1.2 相图表示方法与制作58

3.1.3 杠杆定律和重心法则60

3.2 二元合金相图63

3.2.1 匀晶相图63

3.2.2 共晶相图65

3.2.3 包晶相图71

3.2.4 其他类型的二元合金相图74

3.2.5 复杂二元相图分析方法78

3.2.6 相图的实用意义79

3.3 三元合金相图80

3.3.1 三元匀晶相图80

3.3.2 三元共晶相图84

3.3.3 复杂三元合金相图分析方法89

3.3.4 实际三元相图举例92

习题96

第4章 金属和合金的凝固99

4.1 金属的凝固99

4.1.1 金属的凝固过程99

4.1.2 形核101

4.1.3 长大106

4.2 合金的凝固108

4.2.1 固溶体合金的凝固109

4.2.2 共晶合金的凝固116

4.3 铸锭（件）的组织与缺陷123

4.3.1 铸锭（件）的组织123

4.3.2 铸锭（件）的缺陷124

4.4 凝固理论的应用126

4.4.1 控制铸锭（件）的晶粒大小126

4.4.2 制取单晶体126

4.4.3 定向凝固127

4.4.4 制备非晶态合金129

4.4.5 区域熔炼130

习题131

第5章 金属的变形与断裂134

5.1 概述134

5.2 金属的弹性变形133

5.3 滑移和孪晶变形136

5.3.1 滑移观察136

5.3.2 滑移机制136

5.3.3 滑移面和滑移方向138

5.3.4 孪晶变形139

5.4 单晶体的塑性变形140

5.4.1 施密特定律140

5.4.2 单滑移、多滑移和交滑移142

5.5 多晶体的塑性变形145

5.5.1 晶界和晶体位向对塑性变形的影响145

5.5.2 晶粒大小对材料强度与塑性的影响146

5.6 纯金属的变形强化148

5.6.1 位错的交割148

5.6.2 位错的反应149

5.6.3 位错的增殖150

5.7 合金的变形与强化152

5.7.1 单相合金的变形与强化152

5.7.2 低碳钢的屈服和应变时效153

5.7.3 第二相对合金变形的影响154

5.8 冷变形金属的组织与性能155

5.8.1 冷变形金属的力学性能155

5.8.2 冷变形的组织156

5.8.3 形变织构156

5.8.4 残留应力157

5.9 金属的断裂158

5.9.1 理论断裂强度158

5.9.2 实际断裂强度？159

5.9.3 断裂判据160

5.9.4 断裂型式161

习题162

第6章 金属的扩散、回复和再结晶6.1 扩散第一定律及微观解释164

6.1.1 扩散第一定律164

6.1.2 影响扩散的因素165

6.2 扩散第二定律及其应用167

6.2.1 钢的渗碳168

6.2.2 互扩散柯肯达尔效应169

6.3 冷变形金属的回复171

6.3.1 回复阶段性能与组织的变化172

6.3.2 回复动力学172

6.3.3 回复机制173

6.4 冷变形金属的再结晶174

6.4.1 再结晶的形核175

6.4.2 再结晶动力学178

6.4.3 影响再结晶的因素179

6.5 再结晶后的晶粒长大180

6.5.1 晶粒的正常长大180

6.5.2 二次再结晶182

6.6 金属的热变形183

6.6.1 金属热变形过程以及对组织与性能的影响183

6.6.2 控制轧制184

6.7 金属的蠕变185

6.8 金属的超塑性188

习题189

第7章 碳钢和铸铁190

7.1 铁碳相图190

7.1.1 铁碳双重相图190

7.1.2 Fe-Fe3C相图191

7.1.3 Fe-C（石墨）相图199

7.2 碳钢201

7.2.1 碳对钢的组织和性能的影响201

7.2.2 钢中常存杂质元素对钢的组织和性能的影响202

7.2.3 钢锭的组织与缺陷208

7.2.4 压力加工对碳钢组织和性能的影响210

7.3 铸铁217

7.3.1 铸铁的石墨化过程及其影响因素218

7.3.2 灰口铸铁的组织和性能222

习题230

第8章 陶瓷材料基础232

8.1 陶瓷概论232

8.2 陶瓷的晶体结构232

8.2.1 离子晶体的陶瓷232

8.2.2 共价晶体陶瓷234

8.2.3 非晶型陶瓷结构235

8.3 陶瓷的晶体缺陷237

8.3.1 以化合物为基的固溶体237

8.3.2 点缺陷238

8.3.3 线缺陷或位错239

8.3.4 面缺陷—晶界和表面239

8.4 陶瓷材料的相图240

8.4.1 二元相图240

8.4.2 三元相图243

8.5 陶瓷材料的变形244

8.5.1 陶瓷晶体的塑性变形244

8.5.2 非晶体陶瓷的变形247

8.6 陶瓷的烧结与扩散248

8.7 玻璃陶瓷250

8.8 陶瓷的相变与增韧251

习题253

第9章 高分子材料基础255

9.1 概述255

9.2 聚合机制255

9.2.1 加聚反应256

9.2.2 缩聚反应258

9.3 聚合度和官能度Functionality259

9.3.1 聚合度259

9.3.2 官能度259

9.4 控制热塑性塑料的组织与结构的因素260

9.5 温度对热塑性塑料性能的影响262

9.6 高弹体—橡胶264

9.7 热固性塑料266

9.8 聚合物的变形268

9.8.1 热塑性塑料的变形268

9.8.2 热固性塑料的变形270

9.8.3 弹性体的变形与应力松驰272

9.9 聚合物的稳定性273

习题275

第10章 复合材料基础276

10.1 概述276

10.2 颗粒增强的复合材料276

10.2.1 弥散强化的复合材料276

10.2.2 大颗粒复合材料278

10.3 连续长纤维增强的复合材料力学行为278

10.3.1 载荷平行于纤维279

10.3.2 载荷垂直于纤维281

10.4 不连续纤维复合材料的力学特性282

10.5 以聚合物为基体的复合材料284

10.6 金属基复合材料288

10.7 陶瓷基复合材料290

习题293

第11章 功能材料基础295

11.1 固体中的能带295

11.1.1 能带的形成295

11.1.2 金属的能带结构和导电性295

11.2 费密能和半导体297

11.3 半导体和能隙299

11.4 本征半导体300

11.5 掺杂半导体302

11.5.1 n型半导体302

11.5.2 p型半导体303

11.5.3 半导体化合物303

11.6 电子的轨道磁矩和自旋磁矩304

11.7 物质的磁性306

11.8 磁化曲线和磁畴结构308

11.9 软磁材料和硬磁材料311

11.9.1 软磁材料的磁结构311

11.9.2 硬磁材料的磁结构312

11.10 铁氧体的磁特性313

11.10.1 铁氧体的磁特性313

11.10.2 铁氧体软磁材料315

11.11 超导体316

11.11.1 超导体的特性316

11.11.2 超导理论——BCS理论317

11.11.3 超导体研究的新进展318

习题319

参考文献319