基本信息
《材料科學基礎第三版》《材料科學基礎第三版》一書寫了材料科學是研究材料的成分、組織結構、製備工藝與材料性能和套用之間相互關係的新興學科，它將金屬、陶瓷、高分子等不同材料的微觀特性和巨觀規律建立在共同的理論基礎上，對生產、使用和發展材料具有指導意義。本書是材料科學與工程專業的基礎理論教材，屬上海市普通高校“九五”重點教材建設項目，並且列入“2003年度國家精品課程”。
內容簡介
其內容包括：材料的微觀結構，晶體缺陷，原子及分子?運動，材料的範性形變和再結晶，相平衡及相圖，材料的亞穩態，材料的物理特性等，著重於基本概念和基礎理論，強調科學性、先進性和實用性，介紹材料科學領域的新發展，注意套用理論於解決實際問題。本書是在教學實踐和學科發展的基礎上，對第一、二版內容作了適當的修改和補充，以適應教學之需。
背景知識
晶體
在實際晶體中，由於原子（或離子、分子）的熱運動，以及晶體的形成條件、冷熱加工過程和其他輻射、雜質等因素的影響，實際晶體中原子的排列不可能那樣規則、完整，常存在各種偏離理想結構的情況，即晶體缺陷。晶體缺陷對晶體的性能，特別是對那些結構敏感的性能，如屈服強度、斷裂強度、塑性、電阻率、磁導率等都有很大的影響。另外，晶體缺陷還與擴散、相變、塑性變形、再結晶、氧化、燒結等有著密切關係。因此，研究晶體缺陷具有重要的理論與實際意義。根據晶體缺陷的幾何特徵，可以將它們分為三類：點缺陷、線缺陷、面缺陷。
點缺陷
其特徵是在三維空間的各個方向上尺寸都很小，尺寸範圍約為一個或幾個原子尺度，故稱零維缺陷，包括空位、間隙原子、雜質或溶質原子等。
線缺陷
其特徵是在兩個方向上尺寸很小，另外一個方向上延伸較長，也稱一維缺陷，如各類位錯。
面缺陷
其特徵是在一個方向上尺寸很小，另外兩個方向上擴展很大，也稱二維缺陷。晶界、相界、孿晶界和堆垛層錯等都屬於面缺陷。在晶體中，這三類缺陷經常共存，它們互相聯繫，互相制約，在一定條件下還能互相轉化，從而對晶體性能產生複雜的影響。下面就分別討論這三類缺陷的產生和發展、運動方式、互動作用，以及與晶體的組織和性能有關的主要問題。
點缺陷的形成
在晶體中，位於點陣結點上的原子並非是靜止的，而是以其平衡位置為中心作熱振動。原子的振動能是按幾率分布，有起伏漲落的。當某一原子具有足夠大的振動能而使振幅增大到一定限度時，就可能克服周圍原子對它的制約作用，跳離其原來的位置，使點陣中形成空結點，稱為空位。離開平衡位置的原子有三個去處：一是遷移到晶體表面或內表面的正常結點位置上，而使晶體內部留下空位，稱為肖特基（Schottky）缺陷；二是擠入點陣的間隙位置，而在晶體中同時形成數目相等的空位和間隙原子，則稱為弗侖克爾（Frenkel）缺陷；三是跑到其他空位中，使空位消失或使空位移位。另外，在一定條件下，晶體表面上的原子也可能跑到晶體內部的間隙位置形成間隙原子，如圖3.1所示。
材料科學
材料科學是研究材料的成分、組織結構、製備工藝與材料性能和套用之間相互關係的科學，它對生產、使用和發展材料具有指導意義。材料對人類歷史的進展起著重要的作用，人類使用材料已有悠久的歷史，隨著人類文明和生產的發展，對材料的要求不斷增加和提高，於是由採用天然材料進而為加工製作，再發展為研製合成。在近代科學技術的推動下，材料的品種日益增多，不同效能的新材料不斷湧現，原有材料的性能也更為改善與提高、力求滿足各種使用要求，故材料科學又成為科學技術發展的基礎、工業生產的支柱。在材料科學發展過程中，為了改善材料的質量、提高其性能、擴大品種、研究開發新型材料，人們必須加深對材料的認識，從理論上闡明其本質，掌握其規律，以此指導實踐。通過從其他學科如物理、化學、力學、工程學等領域吸取有關的理論基礎，進行彼此間的交叉滲透，並套用各種實驗手段從巨觀現象到微觀結構作測試分析，結合生產和套用實踐，予以分析歸納、總結深化，取得了材料理論的迅速進展。但原先由於所用原料及製備過程的不同，通常把材料歸類為金屬材料、陶瓷材料、高分子材料等類型，故材料理論的發展也分別有金屬學、陶瓷學、高分子物理學等範疇。隨著認識的提高和深入，人們發現不同類型的材料雖各有其特點，卻有許多共性和相通之處，它們的微觀特性和巨觀規律能以統一的理論來概括，於是就逐漸形成材料科學這門新興學科。
目錄
第1章原子結構與鍵合
1.1原子結構
1.1.1物質的組成
1.1.2原子的結構
1.1.3原子的電子結構
1.1.4元素周期表
1.2原子間的鍵合
1.2.1金屬鍵
1.2.2離子鍵
1.2.3共價鍵
1.2.4范德瓦耳斯力
1.2.5氫鍵
1.3高分子鏈
1.3.1高分子鏈的近程結構
1.3.2高分子鏈的遠程結構
第2章固體結構
2.1晶體學基礎
2.1.1空間點陣和晶胞
2.1.2晶向指數和晶面指數
2.1.3晶體的對稱性
2.1.4極射投影
2.1.5倒易點陣
2.2金屬的晶體結構
2.2.1三種典型的金屬晶體結構
2.2.2晶體的原子堆垛方式和間隙
2.2.3多晶型性
2.3合金相結構
2.3.1固溶體
2.3.2中間相
2.4離子晶體結構
2.4.1離子晶體的結構規則
2.4.2典型的離子晶體結構
2.4.3矽酸鹽的晶體結構
2.5共價晶體結構
2.6聚合物的晶態結構
2.6.1聚合物的晶體形態
2.6.2聚合物晶態結構的模型
2.6.3聚合物晶體的晶胞結構
2.7準晶態結構
2.8液晶態結構
2.8.1液晶的分子結構特徵與分類
2.8.2液晶的結構
2.9非晶態結構
第3章晶體缺陷
3.1點缺陷
3.1.1點缺陷的形成
3.1.2點缺陷的平衡濃度
3.1.3點缺陷的運動
3.2位錯
3.2.1位錯的基本類型和特徵
3.2.2伯氏矢量
3.2.3位錯的運動
3.2.4位錯的彈性性質
3.2.5位錯的生成和增殖
3.2.6實際晶體結構中的位錯
3.3表面及界面
3.3.1外表面
3.3.2晶界和亞晶界
3.3.3孿晶界
3.3.4相界
第4章固體中原子及分子的運動
4.1表象理論
4.1.1菲克第一定律
4.1.2菲克第二定律
4.1.3擴散方程的解
4.1.4置換型固溶體中的擴散
4.1.5擴散係數D與濃度相關時的求解
4.2擴散的熱力學分析
4.3擴散的原子理論
4.3.1擴散機制
4.3.2原子跳躍和擴散係數
4.4擴散激活能
4.5無規則行走與擴散距離
4.6影響擴散的因素
4.7反應擴散
4.8離子晶體中的擴散
4.9高分子的分子運動
4.9.1分子鏈運動的起因及其柔順性
4.9.2分子的運動方式及其結構影響因素
4.9.3高分子不同力學狀態的分子運動解說
第5章材料的形變和再結晶
5.1彈性和黏彈性
5.1.1彈性變形的本質
5.1.2彈性變形的特徵和彈性模量
5.1.3彈性的不完整性
5.1.4黏彈性
5.2晶體的塑性變形
5.2.1單晶體的塑性變形
5.2.2多晶體的塑性變形
5.2.3合金的塑性變形
5.2.4塑性變形對材料組織與性能的影響
5.3回復和再結晶
5.3.1冷變形金屬在加熱時的組織與性能變化
5.3.2回復
5.3.3再結晶
5.3.4晶粒長大
5.3.5再結晶退火後的組織.
5.4熱變形與動態回復、再結晶
5.4.1動態回復與動態再結晶
5.4.2熱加工對組織性能的影響
5.4.3蠕變
5.4.4超塑性
5.5陶瓷材料變形的特點
5.6高聚物的變形特點
第6章單組元相圖及純晶體的凝固
6.1單元系相變的熱力學及相平衡
6.1.1相平衡條件和相律
6.1.2單元系相圖
6.2純晶體的凝固
6.2.1液態結構
6.2.2晶體凝固的熱力學條件
6.2.3形核
6.2.4晶體長大
6.2.5結晶動力學及凝固組織
6.2.6凝固理論的套用舉例
6.3氣-固相變與薄膜生長
6.3.1蒸氣壓
6.3.2蒸發和凝聚的熱力學條件
6.3.3氣體分子的平均自由程
6.3.4形核
6.3.5薄膜的生長方式
6.3.6套用舉例（巨磁電阻多層膜和顆粒膜）
6.4高分子的結晶特徵
第7章二元系相圖和合金的凝固與製備原理
7.1相圖的表示和測定方法
7.2相圖熱力學的基本要點
7.2.1固溶體的自由能-成分曲線
7.2.2多相平衡的公切線原理
7.2.3混合物的自由能和槓桿法則
7.2.4從自由能-成分曲線推測相圖
7.2.5二元相圖的幾何規律
7.3二元相圖分析
7.3.1勻晶相圖和固溶體凝固
7.3.2共晶相圖及其合金凝固
7.3.3包晶相圖及其合金凝固
7.3.4溶混間隙相圖與調幅分解
7.3.5其他類型的二元相圖
7.3.6複雜二元相圖的分析方法
7.3.7根據相圖推測合金的性能
7.3.8二元相圖實例分析
7.4二元合金的凝固理論
7.4.1固溶體的凝固理論
7.4.2共晶凝固理論
7.4.3合金鑄錠（件）的組織與缺陷
7.4.4合金的鑄造和二次加工
7.5高分子合金概述
7.5.1高分子合金的相容性
7.5.2高分子體系的相圖及測定方法
7.5.3高分子合金的製備方法
7.5.4高分子合金的形態結構
7.5.5高分子合金性能與組元的一般關係
7.5.6高分子及其合金的主要類型
7.6陶瓷合金概述
7.6.1陶瓷粉體的合成
7.6.2陶瓷粉體的成型和燒結
7.6.3玻璃的製備
7.6.4陶瓷材料的性能
第8章三元相圖
8.1三元相圖的基礎
8.1.1三元相圖成分表示方法
8.1.2三元相圖的空間模型
8.1.3三元相圖的截面圖和投影圖
8.1.4三元相圖中的槓桿定律及重心定律
8.2固態互不溶解的三元共晶相圖
8.3固態有限互溶的三元共晶相圖
8.4兩個共晶型二元系和一個勻晶型二元系構成的三元相圖
8.5包共晶型三元系相圖
8.6具有四相平衡包晶轉變的三元系相圖
8.7形成穩定化合物的三元系相圖
8.8三元相圖舉例
8.9三元相圖小結
第9章材料的亞穩態
9.1納米晶材料
9.1.1納米晶材料的結構
9.1.2納米晶材料的性能
9.1.3納米晶材料的形成
9.1.4納米碳管簡介
9.2準晶態
9.2.1準晶的結構
9.2.2準晶的形成
9.2.3準晶的性能
……
第10章材料的功能特性
中英對照的關鍵字
參考文獻
