第1章無機非金屬材料的受力形變  001

1.1 應力與應變  001

1.1.1應力  001

1.1.2應變  002

1.2 無機非金屬材料的彈性形變  004

1.2.1胡克定律  004

1.2.2彈性模量的物理本質及影響因素  006

1.2.3黏彈性和滯彈性  008

1.3 無機非金屬材料中晶相的塑性形變  009

1.3.1晶格滑移  009

1.3.2塑性形變的位錯運動理論  011

1.4 無機非金屬材料的高溫蠕變  013

1.4.1典型的蠕變曲線  013

1.4.2高溫蠕變理論  014

1.4.3影響蠕變的因素  015

1.5 高溫下玻璃相的黏性流動  015

1.5.1黏度的定義  015

1.5.2影響黏度的因素  016



第2章無機非金屬材料的脆性斷裂與強度  018

2.1 理論斷裂強度  018

2.2 Griffith微裂紋理論  020

2.3 應力場強度因子和平面應變斷裂韌性  024

2.3.1裂紋擴展方式及裂紋尖端應力場分析  025

2.3.2臨界應力場強度因子及斷裂韌性  027

2.3.3裂紋擴展的動力與阻力  028

2.3.4斷裂韌性常規測試方法  028

2.4 無機非金屬材料中裂紋的起源與擴展  029

2.4.1無機非金屬材料中裂紋的起源  029

2.4.2裂紋的擴展及阻止裂紋擴展的措施  030

2.5 無機非金屬材料中裂紋的緩慢擴展  030

2.6 無機非金屬材料的高溫蠕變斷裂  033

2.7 顯微結構對無機非金屬材料脆性斷裂的影響  034

2.8 提高無機非金屬材料強度及改善脆性的途徑  035

2.9 無機非金屬材料的硬度  037



第3章無機非金屬材料的熱學性能  039

3.1 無機非金屬材料的熱容  039

3.1.1熱容及其物理意義  039

3.1.2晶體熱容的經驗定律及經典理論  040

3.1.3晶體熱容的量子理論  041

3.1.4無機非金屬材料的熱容  044

3.2 無機非金屬材料的熱膨脹  046

3.2.1熱膨脹繫數  046

3.2.2晶體熱膨脹機理  047

3.2.3熱膨脹與其它性能的關繫  048

3.2.4多晶體和復合材料的熱膨脹  050

3.2.5熱膨脹繫數與坯釉適應性  053

3.3 無機非金屬材料的熱傳導  053

3.3.1無機非金屬材料熱傳導的宏觀規律  054

3.3.2無機非金屬材料熱傳導的微觀機理  054

3.3.3影響熱導率的因素  057

3.3.4某些無機非金屬材料的熱導率  062

3.4 無機非金屬材料的熱穩定性  063

3.4.1熱穩定性的評價方法  063

3.4.2熱應力  063

3.4.3抗熱衝擊斷裂性能  066

3.4.4抗熱衝擊損傷性能  071

3.4.5提高抗熱衝擊斷裂性能的措施  072

3.4.6提高抗熱衝擊損傷性能的措施  073



第4章無機非金屬材料的電導  074

4.1 電導的基本性能  074

4.1.1電阻率和電導率  074

4.1.2歐姆定律的微分表達式  075

4.1.3體積電阻和體積電阻率  076

4.1.4表面電阻和表面電阻率  078

4.1.5電導的物理特性  078

4.2 離子電導  080

4.2.1載流子的濃度  081

4.2.2離子的遷移率  081

4.2.3離子電導率  084

4.2.4影響離子電導的因素  088

4.2.5固體電解質  089

4.3 電子電導  091

4.3.1載流子濃度  091

4.3.2電子遷移率  096

4.3.3電子電導率  097

4.3.4影響電子電導的因素  098

4.4 玻璃態電導  104

4.5 無機材料的電導  106

4.5.1多晶多相固體材料的電導  106

4.5.2次級現像  107

4.5.3電導的混合法則  109

4.6 半導體陶瓷的物理效應  110

4.6.1晶界效應  110

4.6.2表面效應  113

4.6.3西貝克效應  115

4.6.4p-n結  116



第5章無機非金屬材料的介電性能  120

5.1 電介質極化  120

5.1.1極化現像及其物理量  120

5.1.2電介質中的有效電場和克勞修斯-莫索蒂方程  123

5.1.3極化的形式及其影響因素  125

5.1.4混合物電介質的介電常數  134

5.1.5無機材料介質的極化  135

5.1.6介電常數的溫度繫數  136

5.2 介質的損耗  138

5.2.1介質損耗的基本形式  139

5.2.2介質損耗的表示方法  139

5.2.3介質的弛豫現像  143

5.2.4影響介電常數和介質損耗的主要因素  143

5.2.5無機材料的損耗形式  145

5.2.6無機材料的介質損耗及其影響因素  146

5.2.7降低無機材料介質損耗的方法  149

5.3 介電強度  150

5.3.1熱擊穿  151

5.3.2電擊穿  153

5.3.3化學擊穿  155

5.3.4無機材料的擊穿  156

5.4 無機材料的鐵電性  158

5.4.1鐵電體的自發極化機構  158

5.4.2鐵電疇  159

5.4.3電滯回線及影響因素  161

5.4.4反鐵電性  164

5.4.5介電常數的調整  165

5.5 壓電性  166

5.5.1壓電效應與晶體結構  166

5.5.2壓電效應的性能參數  168

5.5.3壓電效應的應用  170

5.6 熱釋電性  171

5.6.1熱釋電效應與晶體結構  171

5.6.2熱釋電效應的應用  172



第6章無機非金屬材料的磁學性能  173

6.1 物質的磁性  173

6.1.1基本磁性參數  173

6.1.2磁性材料的分類  175

6.2 磁疇和磁滯回線  177

6.2.1磁疇  178

6.2.2磁滯回線  178

6.3 磁性材料  179

6.3.1軟磁材料  179

6.3.2硬磁材料  180

6.3.3旋磁材料  180

6.3.4矩磁材料  181

6.3.5壓磁材料  182



第7章無機非金屬材料的光學性能  183

7.1 光與材料的相互作用  183

7.1.1光的反射與折射  183

7.1.2光的吸收、色散與散射  185

7.2 無機非金屬材料的透光性  190

7.2.1透光性  190

7.2.2不透明性  192

7.2.3半透明性  194

7.3 顏色  196

7.4 其它光學性能的應用  197

7.4.1發光材料  197

7.4.2固體激光工作物質  197

7.4.3光導纖維  198



參考文獻  199

材料一般是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態和物理性狀的物質，即人類用以制造生活和生產所需的物品、器件、構件和其它產品的物質。人類的歷史可以說是材料的歷史，連續不斷地開發和使用新材料構築了今天的文明。材料是人類生存、社會發展、科學進步的物質基礎，是現代科技革命的先導。

材料性能是一種用於表征材料在給定的外界條件下的行為的參量。材料性能的研究，既是材料開發的出發點，也是其重要歸屬。本書繫統地闡述了無機非金屬材料（包括陶瓷、玻璃、耐火材料、建築材料等）的各種物理性能，包括無機非金屬材料的受力形變、脆性斷裂與強度、熱學、電導、介電、磁學和光學等性能。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時對它們提出的一繫列技術要求，即所謂材料的本征參數。本書重點介紹了上述各類本征參數的物理意義、來源以及在實際應用中的作用；各種性能的原理及微觀機制；材料性能與材料的組成、結構的關繫；材料各種性能間的相互聯繫、影響與變化規律。掌握這些性能的有關物質規律，可為判斷材料優劣，正確選擇和使用材料，優化材料性能，為探索新材料、新性能、新工藝奠定理論基礎。

本書共分為7章，其中第1章、第2章由劉志鋒編寫；第3章、第7章由趙丹編寫；第4章、第5章、第6章由鄂磊編寫。

由於編者學識和經驗所限，書中的不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。



編  者   

2021年12月