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第1章　材料的热学性能1

1.1 热与固体原子的相互作用——晶格振动1

1.1.1　一维单式格子2

1.1.2　一维复式格子5

1.2　材料的热容6

1.2.1 固体热容理论7

1.2.2　金属材料的热容10

1.2.3　无机材料的热容11

1.3　材料的热膨胀12

1.3.1 固体的热膨胀机理13

1.3.2　影响固体材料热膨胀系数的一些因素15

1.3.3　工程材料的热膨胀特性17

1.4　材料的热传导18

1.4.1 固体材料热传导的宏观规律18

1.4.2　固体材料热传导的微观机理18

1.4.3　影响热导率的因素21

习题与思考题25

第2章 材料的电学性能27

2.1 固体电子理论28

2.1.1　概述28

2.1.2 量子自由电子理论29

2.1.3　能带理论30

2.2.1 导电的物理现象34

2.2　材料的导电性能34

2.2.2　电子导电35

2.2.3　离子导电40

2.2.4　玻璃态导电43

2.2.5　金属导电44

2.2.6　超导电性44

2.3　材料的介电性能46

2.3.1 电介质极化46

2.3.2　电介质的导电性51

2.3.3　电介质损耗52

2.3.4　介电强度53

2.4.1　铁电材料的特征54

2.4　铁电性能54

2.4.2　铁电体的应用58

2.5　热电性能59

2.5.1 热电现象与历史59

2.5.2　热电现象的物理基础61

2.5.3　热电材料的应用63

习题与思考题65

第3章　材料的磁学性能67

3.1　磁性概论69

3.1.1　磁学基本量69

3.1.2　磁性的本质72

3.1.3　物质的磁性分类73

3.1.4　温度对物质磁性的影响76

3.2　铁磁性77

3.2.1　铁磁性理论77

3.2.2　铁磁性材料的特性83

3.3　铁氧体的结构与磁性能89

3.3.1 尖晶石型铁氧体90

3.3.2　石榴石型铁氧体93

3.3.3　磁铅石型铁氧体93

3.4　磁性材料及其应用94

3.4.1　软磁材料94

3.4.2　硬磁材料98

3.4.3　磁致伸缩材料101

3.4.4　磁记录材料102

3.4.5　高密度磁光存储材料104

3.4.6　磁致冷材料107

习题与思考题108

第4章 材料的光学性能110

4.1　基本概念111

4.1.1 电磁辐射111

4.1.2　光和固体的相互作用113

4.1.3　光和原子、电子的相互作用113

4.1.4　材料光学性能概述114

4.2.1　光的折射115

4.2　折射和色散115

4.2.2　光的色散118

4.2.3 材料组成和结构对折射率的影响119

4.3　光的反射和散射121

4.3.1　光的反射121

4.3.2　光的散射124

4.3.3　光的散射与材料的透明性125

4.4　吸收与颜色127

4.4.1 光的吸收127

4.4.2　光的吸收与材料的透明性128

4.4.3　透射比和透明材料的颜色130

4.5.1 固体发光132

4.5　其他光学现象132

4.5.2　光电效应135

4.5.3　光致变色139

4.5.4　光致弹性141

4.5.5　声光效应142

4.5.6　电光效应142

4.6　光学材料及其应用143

4.6.1　光纤材料143

4.6.2　激光材料148

4.6.3　非线性光学材料152

习题与思考题156

5.1　材料的拉伸试验157

5.1.1　单向静拉伸试验157

第5章　材料的变形157

5.1.2　拉伸曲线158

5.1.3　拉伸性能160

5.1.4 高分子的拉伸曲线161

5.2　材料的其他力学试验162

5.2.1 弯曲试验162

5.2.2　压缩试验163

5.2.3　扭转试验164

5.3　弹性变形165

5.3.1 弹性变形165

5.3.3 高分子的高弹态166

5.3.2　弹性变形本质166

5.3.4　弹性指标167

5.3.5　弹性不完整性168

5.4　材料的塑性169

5.4.1 塑性变形方程169

5.4.2　塑性指标170

5.4.3　塑性变形机理170

5.4.4　屈服强度172

5.4.5　形变强化173

5.4.6　材料的强化173

5.5　材料的蠕变175

5.5.1　蠕变现象175

5.5.3　高温变形指标176

5.5.2　蠕变变形机理176

5.5.4　高分子的蠕变177

5.5.5　材料的超塑性178

5.6　材料的硬度180

5.6.1　摩氏硬度180

5.6.2　布氏硬度180

5.6.3　洛氏硬度182

5.6.4　维氏硬度183

5.6.5　显微硬度184

5.6.6　肖氏与里氏硬度185

5.6.7　邵氏硬度186

习题与思考题186

第6章　材料的断裂与磨损188

6.1　材料的断裂189

6.1.1　脆性断裂189

6.1.2　韧性断裂190

6.1.3　断裂强度192

6.1.4　断裂韧度194

6.2　材料的脆性与韧性197

6.2.1　材料的脆性197

6.2.2　材料的韧性197

6.2.3　脆性-韧性转变198

6.2.4　缺口冲击试验199

6.2.5　陶瓷材料增韧200

6.3.1　疲劳现象201

6.3　材料的疲劳201

6.3.2　疲劳断裂机理202

6.3.3　疲劳性能指标204

6.3.4　疲劳裂纹扩展速率204

6.3.5　影响疲劳的因素205

6.3.6　不同材料的疲劳性能206

6.4　材料的环境脆性207

6.4.1 高温蠕变断裂207

6.4.2　应力腐蚀开裂208

6.4.3　氢脆211

6.4.4　腐蚀疲劳212

6.5.1　磨损现象213

6.5　材料的磨损213

6.4.5　其他环境脆性213

6.5.2　磨损机理214

6.5.3　磨损试验及性能指标217

6.5.4　高分子材料的磨损219

习题与思考题219

第7章 先进材料的力学性能221

7.1　复合材料的力学性能222

7.1.1　复合材料概述222

7.1.2　复合材料的强度223

7.1.3　复合材料的其他力学性能227

7.1.4　各种复合材料的力学性能228

7.2.1　多孔材料概述231

7.2　多孔材料的力学性能231

7.2.2 多孔材料的压缩曲线232

7.2.3 多孔材料的力学性能指标232

7.3　生物材料的力学性能235

7.3.1　生物材料概述235

7.3.2　生物材料的力学性能要求236

7.3.3 生物医用材料及其力学性能238

7.3.4　天然生物材料的力学性能240

7.4　非晶态合金的力学性能242

7.4.1　非晶态材料概述242

7.4.2　非晶态合金的弹性242

7.4.3　非晶态合金的塑性与强度243

7.4.4　非晶态合金的断裂244

7.5　纳米结构材料的力学性能244

7.5.1　纳米材料概述244

7.5.2　纳米结构材料的弹性模量244

7.5.3 纳米结构材料的变形和超塑性245

7.5.4　纳米结构材料的强度与变形机理245

7.5.5　纳米颗粒增韧陶瓷材料246

习题与思考题246

参考文献248

附录1 主要物理量一览表251

附录2 主要物理常数表253