了得網研究生_無機材料物理性能(王秀峰)

內容簡介

本書論述了無機非金屬材料的各種物理性能的基本概念、基本理論及應用。主要涉及的內容有無機材料的物理基礎，材料的彈性形變、塑性形變，脆性斷裂的原因及改善脆性的措施，熱膨脹、熱導及電導等的基本物理量，各種載流子對電導的影響，介電材料的極化機制、介電損耗和電擊穿，鐵電性和壓電性，物質中磁現像的根源，磁學和電學基本物理量的區別與聯繫，磁性材料的物理效應及應用，光在材料中傳播的各種現像及機理以及在傳播時表現出的性能，材料的腐蝕機理、腐蝕引起性能的變化及腐蝕*小化的方法等。

作者簡介

無

緒論1

第１章無機材料物理基礎3

11晶體結構3

111晶體的微觀結構3

１１２晶面與晶向7

113倒格子9

12晶體的結合13

121結合力的一般特點13

122結合能13

123結合能函數與晶體的物理性能14

124晶體結合的類型15

13晶格振動19

131一維原子鏈的振動19

132晶格振動的量子化——聲子24

14晶體中電子的狀態和分布26

141電子的共有化運動26

142微觀粒子的運動方程——薛定諤方程28

143晶體中電子的狀態和能帶33

144晶體中電子的運動和有效質量35

145費米能級與玻耳茲曼分布函數39

習題42

第２章無機材料的受力形變43

21應力和應變43

22彈性形變45

221廣義虎克定律45

222彈性形變的機理49

223彈性模量的影響因素51

23滯彈性54

231流變模型54

232滯彈性57

24無機材料的塑性形變59

241晶格滑移60

242塑性形變的機理61

25無機材料的高溫蠕變66

251典型的蠕變曲線66

252蠕變機理67

253影響蠕變的因素68

26黏滯流動70

261流動模型70

262影響黏度的因素71

習題72

第3章無機材料的脆性斷裂與強度74

31理論斷裂強度74

32格裡菲斯微裂紋理論75

33應力強度因子和平面應變斷裂韌性78

3３1裂紋擴展方式78

332裂紋尖端應力場分析79

333應力場強度因子及幾何形狀因子80

334臨界應力場強度因子及斷裂韌性80

335裂紋擴展的動力與阻力81

34斷裂韌性常規測試方法82

341單邊切口梁技術82

342山形切口技術84

343其他形狀切口試樣85

344Knoop壓痕三點彎曲梁法88

35裂紋的起源與擴展89

351裂紋的起源89

352裂紋的快速擴展90

353影響裂紋擴展的因素91

36靜態疲勞91

37蠕變斷裂95

38顯微結構對材料脆性斷裂的影響96

39斷裂統計學97

391Weibull 方法97

392試樣尺寸和承載模式的影響98

310提高陶瓷材料強度及改善脆性的途徑99

3101微晶、高密度與高純度100

3102預加應力100

3103化學強化100

3104相變增韌101

3105彌散增韌102

311復合材料102

3111連續纖維單向強化復合材料的強度103

3112短纖維單向強化復合材料105

312陶瓷材料的硬度105

習題107

第4章無機材料的熱性能109

41無機材料的熱容109

411晶態固體熱容的經驗定律和經典理論110

412晶態固體熱容的量子理論110

42無機材料的熱膨脹114

421熱膨脹繫數114

422固體材料熱膨脹機理114

423熱膨脹和其他性能的關繫115

424多晶體和復合材料的熱膨脹117

425熱膨脹繫數與坯釉適應性118

43無機材料的熱傳導119

431固體材料熱傳導的宏觀規律119

432固體材料熱傳導的微觀機理119

433影響熱導率的因素121

434某些無機材料的熱導率125

44無機材料的抗熱震性126

441抗熱震性的表示方法127

442熱應力127

443抗熱震斷裂性128

444抗熱震損傷性130

445影響抗熱震性的因素133

習題134

第5章無機材料的電導136

51電導的基本性能136

511歐姆定律136

512體積電阻和表面電阻137

513遷移率和電導率138

52離子電導140

521載流子的濃度140

522離子的遷移率140

523離子的電導率142

524固體電解質145

53電子電導146

531載流子的濃度146

532電子的遷移率153

533電子電導率156

534晶格缺陷與電子電導158

54無機材料的電導161

541非晶態玻璃材料的電導161

542多晶多相固體材料的電導164

55多晶半導體材料167

551材料的半導化167

552pn結169

5５3金屬半導體接觸171

554表面效應和界面效應173

習題178

第6章無機材料介電性能179

61介質的電極化179

611介質的極化強度179

612宏觀電場與局部電場182

613介電常數與電極化率的關繫184

614電極化的微觀機制184

615高介晶體的極化190

616無機材料的電極化193

62介質的損耗197

621介電損耗197

622介質損耗和頻率、溫度的關繫202

623無機介質的損耗203

63介電強度206

631介質在電場中的破壞206

632電擊穿206

633熱擊穿208

634無機材料的擊穿212

64鐵電性214

641自發極化214

642鐵電疇217

６４3電滯回線218

６４4鐵電體的特性及應用220

65壓電性221

651壓電效應221

652壓電效應的方程223

653壓電振子及其參數225

654壓電材料及其應用227

習題229

第７章無機材料的磁學性能231

71磁矩和磁化強度231

711磁矩231

712磁化強度233

72物質的磁性234

721順磁性235

722鐵磁性235

723反鐵磁性236

724抗磁性236

73磁疇的形成和磁滯回線236

731磁疇的形成236

732磁滯回線240

74鐵氧體結構及磁性241

741尖晶石型鐵氧體242

742石榴石型鐵氧體243

743磁鉛石型鐵氧體243

75磁性材料的物理效應244

751磁光效應244

752磁各向異性245

753磁致伸縮效應246

76磁性材料及應用247

761高磁導率材料247

762磁性記錄材料248

76３高矯頑力材料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

習題251

第８章無機材料的光學性能253

81光和物質相互作用的基本理論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影響折射率的因素256

823反射率和透射率258

824介質的表面光澤260

83光在各向異性介質中的傳播261

831雙折射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無機材料的透光性273

851透光性273

852乳濁性276

853半透明性278

86無機材料的顏色279

861配位場化學279

862著色劑280

863影響色料顏色的因素282

87特種光學材料及應用282

871熒光材料282

872激光器283

873光彈性材料283

874聲光材料284

875電光材料和光的全息存儲284

876通訊用光導纖維286

習題286

第９章材料在特殊環境中的性能288

91腐蝕288

911液體腐蝕288

912氣體腐蝕292

913固體腐蝕293

92性能與腐蝕294

921概述294

922機理295

923具體材料的性能降低296

93腐蝕小化的方法299

931晶體材料299

932玻璃體材料301

習題302

參考文獻303

前言

《無機材料物理性能》繫統地闡述了無機非金屬材料的各種物理性能，包括無機材料的受力形變、脆性斷裂與強度、熱學、光學、電導、介電、壓電和磁學等性能。這些性能基本上都是各個領域在研制和應用無機非金屬材料中，對它們提出來的一繫列技術要求，即所謂材料的本征參數。本書主要介紹上述各類本征參數的物理意義、單位以及這些參數在實際問題中所處的地位或應用；各種重要性能的原理及微觀機制；這些性能參數的來源，即性能和材料的組成、結構和織構的關繫；各性能之間的相互制約與變化規律。對這些性能參數有關規律的掌握，可以為判斷材料優劣，正確選擇和使用材料，改變材料性能，探索新材料、新性能、新工藝打下理論基礎。

為了讓沒有學過《量子力學》和《固體物理》課程的讀者能夠容易理解材料物理性能的微觀機制，本書在第1章以盡可能淺顯的方式繫統地介紹了晶體的結構、結合、晶格振動及電子在晶體中的狀態及分布等內容。在解釋各種性能原理和機制時，盡量避免復雜的數學推導，以盡可能簡化的數學推導得出重要的關繫式，並對其物理意義進行說明。對於重點、難點盡可能采用形像化的模型並提供一些必要的數據和實例給予說明。因此在內容上既突出了基礎，又重視了應用。

無機材料類專業的學生必須在一定程度上掌握大量物理性質所涉及到的基礎科學，包括脆性、韌性、電導性、半導性、介電性、磁性和壓電性以及廣泛的材料科學知識。本書將這些知識有條理地、繫統地融入了各種材料性能的內容中，因此內容豐富，涵蓋了廣泛的知識點，並將它們有機地聯繫在一起。

本書共分為9章，陝西科技大學的許多同志都參與了本書的編寫工作，其中，第2章、第5章、第8章由寧青菊編寫；第3章、第4章由談國強編寫；第1章及第6章由史永勝編寫；第7章由王秀峰編寫；第9章由高淑雅編寫。全書由陝西科技大學苗鴻雁教授審閱，在本書的撰寫過程中得到了工程院院士吳祖垲的關心與指導，並提出了許多寶貴意見，作者在此對他們深表感謝。

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