了得網工業技術_材料物理性能與檢測

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工程材料,物理性能,性能檢測

內容簡介

《材料物理性能與檢測》繫統地介紹了材料物理性能的基本概念及其物理本質、影響材料物理性能的因素、提高材料物理性能的措施以及物理性能的檢測原理和方法等。
《材料物理性能與檢測》共9章包括晶體學基礎與晶體結構、材料的導電性能、材料的熱學性能、材料的磁性能、材料的光學性能、材料的介電性能、納米微粒材料的物理性能、薄膜材料的物理性能、納米材料的測試與表征。在本《材料物理性能與檢測》，將 “固體電子論基礎知識概述”作為附錄列於書末，以方便未學過這部分內容的同學參考。

目錄
前言
第1章晶體學基礎與晶體結構 1
1.1 晶體學基礎 1
1.1.1 晶體與非晶體 1
1.1.2 空間點陣和晶胞 2
1.1.3 七大晶繫與十四種布拉維點陣 4
1.1.4 晶向指數與晶面指數 6
1.1.5 晶體的對稱性 12
1.2 三種典型的金屬晶體結構 15
1.2.1 面心立方結構 15
1.2.2 體心立方結構 16
1.2.3 密排六方結構 17
1.2.4 晶體結構中的間隙 18
1.3 晶體的缺陷 20
1.3.1 點缺陷 21
1.3.2 線缺陷（位錯） 24
1.3.3 面缺陷 27
1.3.4 晶界能 33
1.3.5 缺陷對材料物理性能的影響 35
參考文獻 36
思考練習題 36
第2章材料的導電性能 38
2.1 材料導電性概述 38
2.1.1 電阻率和電導率 38
2.1.2 電導率的一般表達式 39
2.2 材料的導電理論 40
2.2.1 金屬及半導體的導電機理 40
2.2.2 無機非金屬材料的導電機理 44
2.3 金屬材料的電學性能 50
2.3.1 金屬電阻率的馬西森定則 51
2.3.2 影響金屬導電性的因素 51
2.4 半導體材料的電學性能 60
2.4.1 半導體材料概述 60
2.4.2 本征半導體的電學性能 61
2.4.3 雜質半導體的電學性能 64
2.4.4 pn結 69
2.4.5 半導體與化學結構的關繫 71
2.4.6 半導體的霍爾效應 73
2.5 材料的超導電性 75
2.5.1 超導體的三個基本特性 77
2.5.2 超導體的三個臨界條件 78
2.5.3 兩類超導體 80
2.5.4 超導的BCS理論 81
2.6 材料導電性的測量 82
2.6.1 雙臂電橋法 83
2.6.2 直流電勢差計測量法 84
2.6.3 直流四探針法 85
2.6.4 絕緣體電阻的測量 87
2.7 電阻分析的應用 88
2.7.1 研究合金的時效過程 88
2.7.2 測定固溶體的溶解度曲線 90
2.7.3 材料疲勞過程的研究 91
2.7.4 馬氏體相變的研究 91
參考文獻 92
思考練習題 92
第3章材料的熱學性能 93
3.1 晶格的熱振動 93
3.2 材料的熱容 96
3.2.1 熱容及其與溫度的關繫 96
3.2.2 經典熱容理論 97
3.2.3 熱容的量子理論 98
3.2.4 材料與熱容的關繫 101
3.2.5 熱容的測量 103
3.2.6 熱分析法及其在材料研究中的應用 105
3.3 材料的熱膨脹 114
3.3.1 熱膨脹的物理本質及熱膨脹繫數 115
3.3.2 膨脹繫數與其他物理性能的關繫 117
3.3.3 影響熱膨脹性能的因素 118
3.3.4 熱膨脹繫數的測量 122
3.3.5 熱膨脹分析的應用 124
3.4 材料的熱傳導 127
3.4.1 材料的熱導率和熱擴散率 127
3.4.2 熱傳導的物理機制 128
3.4.3 影響材料導熱性能的因素 130
3.4.4 熱導率的測量和應用 137
3.5 材料的熱穩定性 140
3.5.1 熱穩定性的表示方法 140
3.5.2 熱應力 141
3.5.3 抗熱衝擊斷裂性能 143
3.5.4 抗熱衝擊損傷性能 146
3.5.5 提高材料抗熱衝擊性能的措施 147
參考文獻 148
思考練習題 149
第4章材料的磁性能 150
4.1 基本磁學量 150
4.1.1 基本磁現像 150
4.1.2 磁化強度M 151
4.1.3 磁化率A 151
4.1.4 磁導率 151
4.1.5 磁學單位制 152
4.2 物質的磁性 153
4.2.1 原子磁矩 153
4.2.2 材料按磁性分類 157
4.3 鐵磁性基本理論 161
4.3.1 自發磁化現像 161
4.3.2 鐵磁材料的分子場理論 161
4.3.3 海森伯鐵磁性理論 162
4.3.4 亞鐵磁性和反鐵磁性理論 163
4.4 磁各向異性、退磁場、磁致伸縮和磁彈性能 165
4.4.1 磁晶各向異性能 165
4.4.2 退磁場能和鐵磁體的形狀各向異性 167
4.4.3 磁致伸縮 168
4.4.4 磁彈性能 170
4.5 磁疇 170
4.5.1 磁疇成因 171
4.5.2 疇壁 172
4.5.3 多晶體和非均勻鐵磁體中的磁疇結構 175
4.5.4 單疇顆粒 177
4.5.5 磁泡疇 177
4.6 磁性材料的磁化特性 178
4.6.1 技術磁化 178
4.6.2 壁移阻力的來源 180
4.6.3 磁性材料的磁化特性 181
4.7 磁性材料的分類及其性能指標 184
4.7.1 磁性材料的分類 184
4.7.2 磁性材料的性能指標 184
4.7.3 稀磁半導體 187
4.8 材料磁性能測量方法 192
4.8.1 材料靜態磁性能的測量 192
4.8.2 材料動態（交流）磁性能的測量 198
4.9 磁性分析的應用 200
4.9.1 殘餘奧氏體量的測定 200
4.9.2 測定合金固溶度曲線 201
4.9.3 研究鋁合金的分解 202
參考文獻 203
思考練習題 204
第5章材料的光學性能 205
5.1 概述 205
5.2 光的基本性質 206
5.2.1 波粒二像性 206
5.2.2 光的電磁性 207
5.2.3 光與固體的相互作用 208
5.3 光通過介質的現像 209
5.3.1 折射率 210
5.3.2 光的反射和透射 212
5.3.3 光的色散 214
5.3.4 光的吸收 215
5.3.5 光的散射 219
5.3.6 無機材料的透光性 223
5.4 材料的光發射 226
5.4.1 激勵方式 226
5.4.2 材料發光的基本性質 227
5.4.3 發光的物理機制 229
5.5 材料的受激輻射和激光 230
5.5.1 受激輻射 231
5.5.2 激光產生的基本條件 232
5.5.3 激光器的種類 235
5.6 光纖、光電效應和非線性光學 236
5.6.1 光導纖維 236
5.6.2 光電效應與太陽能電池 239
5.6.3 非線性光學 243
5.7 幾種常用的光譜分析方法 247
5.7.1 紫外-可見分光光度計法 247
5.7.2 拉曼光譜 250
5.7.3 熒光分析法 255
參考文獻 258
思考練習題 259
第6章材料的介電性能 260
6.1 介質的極化 260
6.1.1 介質極化的基本概念和相關物理量 260
6.1.2 電介質的極化類型 263
6.1.3 電介質中的有效場和克勞修斯-莫索提方程 268
6.2 交變電場中的電介質 270
6.2.1 介電弛豫 270
6.2.2 交變電場下的介質損耗和復介電常數 271
6.2.3 介質損耗和介電常數與外加電場頻率的關繫 274
6.3 電介質的擊穿 275
6.3.1 擊穿電場強度 275
6.3.2 固體電介質的擊穿 276
6.3.3 影響材料擊穿強度的因素 279
6.4 壓電材料 281
6.4.1 壓電效應 281
6.4.2 壓電材料主要的表征參數 283
6.4.3 壓電材料的應用 285
6.5 鐵電材料 287
6.5.1 鐵電體、電疇 287
6.5.2 鐵電性的起源與晶體結構 290
6.5.3 鐵電材料及其應用 291
6.6 介電性能的測試 294
6.6.1 絕緣電阻率測試 294
6.6.2 介電常數和損耗的測量 295
6.6.3 介電強度的測定 298
6.6.4 壓電性的測量 299
6.6.5 鐵電體電滯回線的測量 299
參考文獻 300
思考練習題 300
第7章納米微粒材料的物理性能 301
7.1 概述 301
7.1.1 納米材料的分類 301
7.1.2 納米材料的性能 302
7.2 納米材料的基本理論 302
7.2.1 Kubo理論與量子尺寸效應 302
7.2.2 小尺寸效應 305
7.2.3 表面效應 306
7.2.4 宏觀量子隧道效應 307
7.2.5 介電限域效應 307
7.2.6 庫侖阻塞與量子隧穿 308
7.3 納米微粒的物理性能 309
7.3.1 熱學性能 309
7.3.2 磁學性能 311
7.3.3 導電性能 313
7.3.4 光學性能 315
參考文獻 321
思考練習題 321
第8章薄膜材料的物理性能 322
8.1 薄膜材料的特殊性 322
8.2 薄膜材料的分類 324
8.3 薄膜的成核長大理論 325
8.3.1 體相中均勻成核 326
8.3.2 襯底上的非均勻成核 327
8.4 薄膜的形成與生長 329
8.5 薄膜的結構 332
8.5.1 組織結構 332
8.5.2 薄膜的晶體結構 335
8.5.3 表面結構 336
8.6 薄膜中的缺陷 337
8.6.1 點缺陷 337
8.6.2 位錯 338
8.6.3 晶界 339
8.6.4 層錯缺陷 340
8.7 金屬薄膜電導性能 340
8.8 半導體氧化物薄膜的光學性能 343
8.8.1 薄膜厚度的影響 343
8.8.2 摻雜量的影響 345
8.8.3 基片溫度的影響 347
8.9 薄膜的磁性 348
8.9.1 飽和磁化強度 348
8.9.2 磁各向異性 349
8.9.3 磁疇結構和磁疇壁 350
8.9.4 多層膜的矯頑力 351
8.10 薄膜的介電性能 352
8.10.1 薄膜的介電常數 352
8.10.2 薄膜的損耗 354
8.10.3 薄膜的擊穿 355
參考文獻 358
思考練習題 358
第9章納米材料的測試與表征 359
9.1 納米材料的形貌分析 359
9.1.1 掃描電子顯微鏡 360
9.1.2 透射電子顯微鏡 361
9.1.3 掃描隧道顯微鏡 364
9.1.4 原子力顯微鏡 366
9.2 納米材料的粒度分析 368
9.2.1 粒度分析的概念 368
9.2.2 粒度分析方法 368
9.3 納米材料的結構分析 370
9.3.1 X射線衍射 370
9.3.2 電子衍射分析 371
9.4 納米材料的成分分析

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