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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

1.3.1 一维原子链的振动19

1.3 晶格振动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

3.4.4　Knoop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

3.9.1 Weibull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

3.10.3 化学强化100

3.10.2　预加应力100

3.10.1 微晶、高密度与高纯度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

4.2.1 热膨胀系数114

4.2.2 固体材料热膨胀机理114

4.2 无机材料的热膨胀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

5.5.2 p-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

6.1 介质的电极化179

6.1.1 介质的极化强度179

第6章　无机材料介电性能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

6.4.1 自发极化214

6.4　铁电性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

7.1 磁矩和磁化强度231

7.1.1 磁矩231

第7章　无机材料的磁学性能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

7.5.1　磁光效应244

7.5　磁性材料的物理效应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

8.2.1 光的反射和折射255

8.2 光在界面的反射和折射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

9.1.1　液体腐蚀288

第9章　材料在特殊环境中的性能288

9.1 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