材料化學

前言

　　材料是用于制造各種有用物品的物質，是人類生產(chǎn)和生活必需的物質基礎，是人類社會發(fā)展進步的里程碑?？v觀人類利用材料的歷史，可以清楚地看到每一種重要的新材料的發(fā)現(xiàn)和應用，都將人們根據(jù)自然規(guī)律發(fā)展生產(chǎn)的能力提高到一個新的水平?！　〔牧匣瘜W是研究材料的制備、組成、結構和性能的科學，是推進材料科學發(fā)展的重要內(nèi)容，在當今高科技的發(fā)展中起著基礎和先導的作用，它的發(fā)展已成為影響一個國家經(jīng)濟和科學技術水平的重要因素之一。材料化學涉及各個二級學科，材料化學課是材料化學專業(yè)學生的重要基礎課程，也是其他化學專業(yè)學生的重要選修課程?！　”緯髡吒鶕?jù)材料科學的發(fā)展及培養(yǎng)高素質人才的需求，在北京師范大學化學系的大學本科生中開設了“材料化學”課，制作了多媒體課件和學件，編寫了“材料化學講義”。作者通過三屆的教學實踐，積累了許多基礎理論和實際應用相結合、教學和科研成果相結合等經(jīng)驗。學生反映通過這門課程學到了知識、開闊了眼界，普遍表示滿意。在此基礎上，作者編寫了這本《材料化學》，由高等教育出版社出版。本書在內(nèi)容上體現(xiàn)出基礎性、科學性和先進性，是一本很有特色的教材。作者充分利用多媒體手段，為全書編制全套多媒體教學課件和學件，其中學件隨書發(fā)行。這會有效地幫助教師施教，方便學生主動地進行自學，對提高學生的學習興趣、理解書中的重點和難點、擴大知識面，提高教學質量等均有較大的幫助。我很高興地為本書作序并向讀者推薦。

內(nèi)容概要

本教材在晶體學理論基礎上，全面結合結晶化學內(nèi)容，介紹種類眾多、內(nèi)容豐富的材料的結構及性能知識。全書共七章，含晶體學基礎；晶態(tài)材料和非晶態(tài)材料的特征；金屬材料；無機非金屬材料；高分子材料；納米材料和新型功能材料等。主要闡述材料結構的基本理論、材料的表征以及結構與性能的關系等內(nèi)容。隨書配有《材料化學學件》光盤。    本書可作為高等學校化學、應用化學、材料化學等專業(yè)材料化學課程的教材，也可供相關專業(yè)的研究生、教師、科技人員參考。

書籍目錄

第一章  晶體學基礎  1.1  晶體結構的周期性    1.1.1  晶體結構的周期性與點陣    1.1.2  晶體結構參數(shù)    1.1.3  晶體缺陷  1.2  晶體結構的對稱性    1.2.1  對稱性基本概念    1.2.2  晶體的宏觀對稱性    1.2.3  晶體的微觀對稱性  1.3  晶體結構的x射線衍射    1.3.1  晶體x射線衍射基本原理    1.3.2  衍射方向    1.3.3  衍射強度    1.3.4  常用晶體x射線衍射實驗方法  1.4  晶體結構的描述  習題與思考題  主要參考書目第二章  晶態(tài)和非晶態(tài)材料的特性  2.1  晶體特征的結構基礎  2.2  晶體學點群和晶體的性質    2.2.1  晶體學點群的分類    2.2.2  晶體的點群和晶體的物理性質  2.3  非整比化合物材料  2.4  液晶材料    2.4.1  液晶和塑晶    2.4.2  液晶的特性    2.4.3  液晶材料    2.4.4  液晶顯示技術  2.5  玻璃和陶瓷    2.5.1  晶態(tài)材料與非晶態(tài)材料的異同    2.5.2  玻璃    2.5.3  陶瓷  習題與思考題  主要參考書目第三章  金屬材料  3.1  金屬特性與金屬鍵    3.1.1  自由電子理論    3.1.2  能帶理論  3.2  金屬單質結構    3.2.1  金屬單質結構的近似模型——等徑圓球密堆積    3.2.2  三維密堆積的三種典型型式    3.2.3  金屬單質結構概況    3.2.4  金屬原子半徑  3.3  合金結構    3.3.1  金屬固溶體    3.3.2  金屬化合物    3.3.3  合金結構與性能  3.4  金屬材料    3.4.1  輕質金屬材料    3.4.2  鋼鐵的結構與性能    3.4.3  非晶態(tài)金屬材料    3.4.4  形狀記憶合金  習題與思考題  主要參考書目第四章  無機非金屬材料  4.1  離子晶體    4.1.1  幾種二元離子晶體的典型結構形式    4.1.2  離子鍵與晶格能    4.1.3  離子半徑    4.1.4  G0ldschmidt結晶化學定律    4.1.5  關于多元復雜離子晶體結構的規(guī)則——Pauling規(guī)則  4.2  分子問作用力與超分子化學    4.2.1  分子間作用力    4.2.2  超分子化學    4.2.3  晶體工程  4.3  無機非金屬材料  ……第五章  高分子材料第六章  納米材料第七章  新型功能材料

章節(jié)摘錄

　　一般說來，形成化合物的合金，特別是碳化物，其硬度比純金屬高得多。固溶體硬度和強度也較純金屬高。混合物相的機械性能一般近似地表現(xiàn)為混合物中各相性能的平均。當硬而脆的第二相分布在第一相的晶界上呈網(wǎng)狀結構，合金的脆性大，塑性低。若硬而脆的第二相呈顆粒狀均勻地分布在較軟的第一相基體上，則合金的塑性和韌性提高。若硬而脆的第二相呈針狀、片狀分布在第一相的基體上，則其性能介于上述兩者之間。由此可見，我們可以通過改變化學組成、熱處理工藝、改變和調(diào)節(jié)鋼材的金相組成和分布，以及由它決定的硬度和韌性，從而獲得所需要的性能?！　〗饘僭趶椥宰冃螘r，品格形狀發(fā)生暫時的變化。原子間距改變，除去外力后又恢復原狀。塑性變形時，晶體內(nèi)原子沿晶面滑動，除去外力后不復原。鋼材是由許多晶粒組成的，晶粒取向和晶粒間的晶界對變形影響很大?；瑒右话悴灰状┻^晶界，而在晶界上產(chǎn)生應力集中，這種集中了的應力再加上外力，可使相鄰并未產(chǎn)生滑動的晶粒開始滑動。這樣滑動由少數(shù)晶粒傳布到整體，不同取向的晶粒相互約束，相互協(xié)調(diào)，以適應外力的影響。所以細晶粒金屬強度和塑性都比粗晶粒高。　　經(jīng)過塑性變形后的金屬，由于晶面之間產(chǎn)生滑動、晶粒破碎或伸長等原因，致使金屬產(chǎn)生內(nèi)應力，從而發(fā)生硬化以阻止再產(chǎn)生滑動，這樣，金屬強度、硬度將增加，塑性韌性降低。硬化的金屬結構處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，有自發(fā)地向穩(wěn)定狀態(tài)轉化的傾向。加熱提高溫度，原子運動加速可促進這種轉化以消除內(nèi)應力。加熱時應力較集中的部位，能量最高，優(yōu)先形成新的晶核，進行再結晶。經(jīng)再結晶的金屬硬度和強度降低，塑性和韌性提高，使金屬恢復到變形前的性能。再結晶在實際生產(chǎn)工藝上有重要意義，例如不能在室溫下連續(xù)地將一塊鋼錠經(jīng)多次軋制而制成薄鋼板，而必須經(jīng)過若干次軋制和加溫再結晶的重復工序，才能制出合格的鋼板。

圖書封面

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