无机材料物理性能（高等学校教材）

　　本书论述了无机非金属材料的各种物理性能的基本概念、基本理论及应用。主要涉及的内容有无机材料的物理基础，材料的弹性形变、塑性形变，脆性断裂的原因及改善脆性的措施，热膨胀、热导及电导等的基本物理量，各种载流子对电导的影响，介电材料的极化机制、介电损耗和电击穿，铁电性和压电性，物质中磁现象的根源，磁学和电学基本物理量的区别与联系，磁性材料的物理效应及应用，光在材料中传播的各种现象及机理以及在传播时表现出的性能，材料的腐蚀机理、腐蚀引起性能的变化及腐蚀最小化的方法等。本书内容广泛，深入浅出，图文并茂，可作为高等学校材料学科相关专业的本科生和研究生教材或教学参考书，也可供从事材料及相关领域的科研人员学习参考。目录绪论1第１章无机材料物理基础311晶体结构3111晶体的微观结构3１１２晶面与晶向7113倒格子912晶体的结合13121结合力的一般特点13122结合能13123结合能函数与晶体的物理性能14124晶体结合的类型1513晶格振动19131一维原子链的振动19132晶格振动的量子化——声子2414晶体中电子的状态和分布26141电子的共有化运动26142微观粒子的运动方程——薛定谔方程28143晶体中电子的状态和能带33144晶体中电子的运动和有效质量35145费米能级与玻耳兹曼分布函数39习题42第２章无机材料的受力形变4321应力和应变4322弹性形变45221广义虎克定律45222弹性形变的机理49223弹性模量的影响因素5123滞弹性54231流变模型54232滞弹性5724无机材料的塑性形变59241晶格滑移60242塑性形变的机理6125无机材料的高温蠕变66251典型的蠕变曲线66252蠕变机理67253影响蠕变的因素6826黏滞流动70261流动模型70262影响黏度的因素71习题72第3章无机材料的脆性断裂与强度7431理论断裂强度7432格里菲斯微裂纹理论7533应力强度因子和平面应变断裂韧性783３1裂纹扩展方式78332裂纹尖端应力场分析79333应力场强度因子及几何形状因子80334临界应力场强度因子及断裂韧性80335裂纹扩展的动力与阻力8134断裂韧性常规测试方法82341单边切口梁技术82342山形切口技术84343其他形状切口试样85344knoop压痕三点弯曲梁法8835裂纹的起源与扩展89351裂纹的起源89352裂纹的快速扩展90353影响裂纹扩展的因素9136静态疲劳9137蠕变断裂9538显微结构对材料脆性断裂的影响9639断裂统计学97391weibull 方法97392试样尺寸和承载模式的影响98310提高陶瓷材料强度及改善脆性的途径993101微晶、高密度与高纯度1003102预加应力1003103化学强化1003104相变增韧1013105弥散增韧102311复合材料1023111连续纤维单向强化复合材料的强度1033112短纤维单向强化复合材料105312陶瓷材料的硬度105习题107第4章无机材料的热性能10941无机材料的热容109411晶态固体热容的经验定律和经典理论110412晶态固体热容的量子理论11042无机材料的热膨胀114421热膨胀系数114422固体材料热膨胀机理114423热膨胀和其他性能的关系115424多晶体和复合材料的热膨胀117425热膨胀系数与坯釉适应性11843无机材料的热传导119431固体材料热传导的宏观规律119432固体材料热传导的微观机理119433影响热导率的因素121434某些无机材料的热导率12544无机材料的抗热震性126441抗热震性的表示方法127442热应力127443抗热震断裂性128444抗热震损伤性130445影响抗热震性的因素133习题134第5章无机材料的电导13651电导的基本性能136511欧姆定律136512体积电阻和表面电阻137513迁移率和电导率13852离子电导140521载流子的浓度140522离子的迁移率140523离子的电导率142524固体电解质14553电子电导146531载流子的浓度146532电子的迁移率153533电子电导率156534晶格缺陷与电子电导15854无机材料的电导161541非晶态玻璃材料的电导161542多晶多相固体材料的电导16455多晶半导体材料167551材料的半导化167552pn结1695５3金属半导体接触171554表面效应和界面效应173习题178第6章无机材料介电性能17961介质的电极化179611介质的极化强度179612宏观电场与局部电场182613介电常数与电极化率的关系184614电极化的微观机制184615高介晶体的极化190616无机材料的电极化19362介质的损耗197621介电损耗197622介质损耗和频率、温度的关系202623无机介质的损耗20363介电强度206631介质在电场中的破坏206632电击穿206633热击穿208634无机材料的击穿21264铁电性214641自发极化214642铁电畴217６４3电滞回线218６４4铁电体的特性及应用22065压电性221651压电效应221652压电效应的方程223653压电振子及其参数225654压电材料及其应用227习题229第７章无机材料的磁学性能23171磁矩和磁化强度231711磁矩231712磁化强度23372物质的磁性234721顺磁性235722铁磁性235723反铁磁性236724抗磁性23673磁畴的形成和磁滞回线236731磁畴的形成236732磁滞回线24074铁氧体结构及磁性241741尖晶石型铁氧体242742石榴石型铁氧体243743磁铅石型铁氧体24375磁性材料的物理效应244751磁光效应244752磁各向异性245753磁致伸缩效应24676磁性材料及应用247761高磁导率材料247762磁性记录材料24876３高矫顽力材料249764矩磁材料249765磁泡材料250766磁性玻璃250习题251第８章无机材料的光学性能25381光和物质相互作用的基本理论25382光在界面的反射和折射255821光的反射和折射255822影响折射率的因素256823反射率和透射率258824介质的表面光泽26083光在各向异性介质中的传播261831双折射261832旋光26384光的吸收、色散和散射265841光的吸收265842色散268843光的散射26985无机材料的透光性273851透光性273852乳浊性276853半透明性27886无机材料的颜色279861配位场化学279862着色剂280863影响色料颜色的因素28287特种光学材料及应用282871荧光材料282872激光器283873光弹性材料283874声光材料284875电光材料和光的全息存储284876通讯用光导纤维286习题286第９章材料在特殊环境中的性能28891腐蚀288911液体腐蚀288912气体腐蚀292913固体腐蚀29392性能与腐蚀294921概述294922机理295923具体材料的性能降低29693腐蚀最小化的方法299931晶体材料299932玻璃体材料301习题302参考文献303

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目录
绪论1
第１章无机材料物理基础3
11晶体结构3
111晶体的微观结构3
１１２晶面与晶向7
113倒格子9
12晶体的结合13
121结合力的一般特点13
122结合能13
123结合能函数与晶体的物理性能14
124晶体结合的类型15
13晶格振动19
131一维原子链的振动19
132晶格振动的量子化——声子24
14晶体中电子的状态和分布26
141电子的共有化运动26
142微观粒子的运动方程——薛定谔方程28
143晶体中电子的状态和能带33
144晶体中电子的运动和有效质量35
145费米能级与玻耳兹曼分布函数39
习题42
第２章无机材料的受力形变43
21应力和应变43
22弹性形变45
221广义虎克定律45
222弹性形变的机理49
223弹性模量的影响因素51
23滞弹性54
231流变模型54
232滞弹性57
24无机材料的塑性形变59
241晶格滑移60
242塑性形变的机理61
25无机材料的高温蠕变66
251典型的蠕变曲线66
252蠕变机理67
253影响蠕变的因素68
26黏滞流动70
261流动模型70
262影响黏度的因素71
习题72
第3章无机材料的脆性断裂与强度74
31理论断裂强度74
32格里菲斯微裂纹理论75
33应力强度因子和平面应变断裂韧性78
3３1裂纹扩展方式78
332裂纹尖端应力场分析79
333应力场强度因子及几何形状因子80
334临界应力场强度因子及断裂韧性80
335裂纹扩展的动力与阻力81
34断裂韧性常规测试方法82
341单边切口梁技术82
342山形切口技术84
343其他形状切口试样85
344Knoop压痕三点弯曲梁法88
35裂纹的起源与扩展89
351裂纹的起源89
352裂纹的快速扩展90
353影响裂纹扩展的因素91
36静态疲劳91
37蠕变断裂95
38显微结构对材料脆性断裂的影响96
39断裂统计学97
391Weibull?方法97
392试样尺寸和承载模式的影响98
310提高陶瓷材料强度及改善脆性的途径99
3101微晶、高密度与高纯度100
3102预加应力100
3103化学强化100
3104相变增韧101
3105弥散增韧102
311复合材料102
3111连续纤维单向强化复合材料的强度103
3112短纤维单向强化复合材料105
312陶瓷材料的硬度105
习题107
第4章无机材料的热性能109
41无机材料的热容109
411晶态固体热容的经验定律和经典理论110
412晶态固体热容的量子理论110
42无机材料的热膨胀114
421热膨胀系数114
422固体材料热膨胀机理114
423热膨胀和其他性能的关系115
424多晶体和复合材料的热膨胀117
425热膨胀系数与坯釉适应性118
43无机材料的热传导119
431固体材料热传导的宏观规律119
432固体材料热传导的微观机理119
433影响热导率的因素121
434某些无机材料的热导率125
44无机材料的抗热震性126
441抗热震性的表示方法127
442热应力127
443抗热震断裂性128
444抗热震损伤性130
445影响抗热震性的因素133
习题134
第5章无机材料的电导136
51电导的基本性能136
511欧姆定律136
512体积电阻和表面电阻137
513迁移率和电导率138
52离子电导140
521载流子的浓度140
522离子的迁移率140
523离子的电导率142
524固体电解质145
53电子电导146
531载流子的浓度146
532电子的迁移率153
533电子电导率156
534晶格缺陷与电子电导158
54无机材料的电导161
541非晶态玻璃材料的电导161
542多晶多相固体材料的电导164
55多晶半导体材料167
551材料的半导化167
552pn结169
5５3金属半导体接触171
554表面效应和界面效应173
习题178
第6章无机材料介电性能179
61介质的电极化179
611介质的极化强度179
612宏观电场与局部电场182
613介电常数与电极化率的关系184
614电极化的微观机制184
615高介晶体的极化190
616无机材料的电极化193
62介质的损耗197
621介电损耗197
622介质损耗和频率、温度的关系202
623无机介质的损耗203
63介电强度206
631介质在电场中的破坏206
632电击穿206
633热击穿208
634无机材料的击穿212
64铁电性214
641自发极化214
642铁电畴217
６４3电滞回线218
６４4铁电体的特性及应用220
65压电性221
651压电效应221
652压电效应的方程223
653压电振子及其参数225
654压电材料及其应用227
习题229
第７章无机材料的磁学性能231
71磁矩和磁化强度231
711磁矩231
712磁化强度233
72物质的磁性234
721顺磁性235
722铁磁性235
723反铁磁性236
724抗磁性236
73磁畴的形成和磁滞回线236
731磁畴的形成236
732磁滞回线240
74铁氧体结构及磁性241
741尖晶石型铁氧体242
742石榴石型铁氧体243
743磁铅石型铁氧体243
75磁性材料的物理效应244
751磁光效应244
752磁各向异性245
753磁致伸缩效应246
76磁性材料及应用247
761高磁导率材料247
762磁性记录材料248
76３高矫顽力材料249
764矩磁材料249
765磁泡材料250
766磁性玻璃250
习题251
第８章无机材料的光学性能253
81光和物质相互作用的基本理论253
82光在界面的反射和折射255
821光的反射和折射255
822影响折射率的因素256
823反射率和透射率258
824介质的表面光泽260
83光在各向异性介质中的传播261
831双折射261
832旋光263
84光的吸收、色散和散射265
841光的吸收265
842色散268
843光的散射269
85无机材料的透光性273
851透光性273
852乳浊性276
853半透明性278
86无机材料的颜色279
861配位场化学279
862着色剂280
863影响色料颜色的因素282
87特种光学材料及应用282
871荧光材料282
872激光器283
873光弹性材料283
874声光材料284
875电光材料和光的全息存储284
876通讯用光导纤维286
习题286
第９章材料在特殊环境中的性能288
91腐蚀288
911液体腐蚀288
912气体腐蚀292
913固体腐蚀293
92性能与腐蚀294
921概述294
922机理295
923具体材料的性能降低296
93腐蚀最小化的方法299
931晶体材料299
932玻璃体材料301
习题302
参考文献303