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第1章 材料的结构与受力形变1

1.1应力与应变1

1.1.1应力1

1.1.2应变2

1.1.3应力-应变曲线3

1.2材料的结构与弹性形变4

1.2.1弹性形变的微观机制4

1.2.2弹性形变的宏观规律5

1.2.3弹性模量6

1.2.4复合材料的弹性模量8

1.2.5弹性比功8

1.2.6滞弹性及弛豫性能9

1.2.7弹性模量与某些物理参量关系10

1.3材料的结构与塑性形变13

1.3.1晶格滑移与孪晶13

1.3.2滑移机制15

1.3.3塑性形变的位错运动理论15

1.3.4不同材料的塑性19

1.3.5塑性性能的有关参量21

1.3.6材料的超塑性23

1.4材料的结构与高温蠕变26

1.4.1高温蠕变曲线26

1.4.2蠕变机理27

1.4.3蠕变断裂29

1.4.4陶瓷材料的高温蠕变30

1.4.5耐火材料的结构与蠕变34

习题与思考题36

参考文献36

第2章 材料的脆性断裂与强度37

2.1固体材料的理论强度37

2.2材料的断裂强度38

2.2.1材料的断口特征38

2.2.2裂纹尖端应力集中问题40

2.2.3材料的断裂强度41

2.2.4奥罗万对断裂强度的修正43

2.3裂纹的起源与扩展的能量判据44

2.3.1裂纹的起源44

2.3.2裂纹扩展的能量判据45

2.4材料的断裂韧性46

2.4.1裂纹的扩展方式46

2.4.2裂纹尖端应力场分析46

2.4.3应力场强度因子及几何形状因子47

2.4.4临界应力场强度因子及断裂韧性47

2.4.5裂纹扩展的动力与阻力49

2.4.6线弹性计算公式对试件尺寸的要求49

2.4.7断裂韧性的测试方法51

2.5材料的结构与强化增韧51

2.5.1陶瓷材料的结构与强化51

2.5.2陶瓷材料的增韧54

2.5.3高分子材料的复合强化57

2.5.4金属材料的结构与强韧化58

2.6无机材料强度的统计性质59

2.6.1无机材料强度波动分析59

2.6.2强度的统计分析59

2.6.3求应力函数的方法及韦伯分布60

2.6.4韦伯函数中的m及σ0的求法61

2.6.5有效体积的计算61

2.6.6韦伯统计的应用实例61

2.6.7两参数韦伯分布及应用63

2.7材料的硬度63

2.7.1硬度的表示方法63

2.7.2纳米材料的硬度65

2.8复合材料65

2.8.1纤维复合材料的原则66

2.8.2连续纤维单向强化复合材料的强度66

2.8.3短纤维单向强化复合材料68

2.8.4单向纤维增强SiC基复合材料的结构与性能69

习题与思考题70

参考文献71

第3章 材料的结构与热学性能72

3.1晶格热振动72

3.1.1一维单原子晶格的线性振动73

3.1.2一维双原子晶格的线性振动74

3.2材料的结构与热膨胀75

3.2.1材料的热膨胀与热膨胀系数75

3.2.2固体材料热膨胀机理77

3.2.3热膨胀和其他物理性能的关系79

3.2.4复合材料的热膨胀80

3.2.5低膨胀与零膨胀材料的结构特征83

3.3材料的结构与热传导91

3.3.1固体材料热传导的宏观规律91

3.3.2固体材料热传导的微观机理92

3.3.3材料结构与热导率的关系94

3.3.4复相材料的热导率100

3.4材料的结构与抗热冲击性能101

3.4.1材料的抗热震性及其表示方法101

3.4.2热应力102

3.4.3抗热冲击断裂性104

3.4.4抗热冲击损伤性108

3.4.5材料结构与抗热震性的关系109

习题与思考题115

参考文献115

第4章 材料的结构与磁学性能117

4.1固体物质的磁性来源117

4.1.1磁矩117

4.1.2原子的磁性118

4.1.3基本磁学性能118

4.2固体物质的磁性分类120

4.2.1抗磁性120

4.2.2顺磁性121

4.2.3铁磁性121

4.2.4亚铁磁性123

4.2.5反铁磁性123

4.3磁畴与磁化曲线124

4.3.1铁磁体中的能量124

4.3.2磁畴124

4.3.3磁化曲线和磁滞回线125

4.4铁氧体的结构与磁性128

4.4.1尖晶石型铁氧体128

4.4.2石榴石型铁氧体129

4.4.3磁铅石型铁氧体129

4.5磁性材料的结构与性能130

4.5.1软磁材料130

4.5.2永磁材料的结构与性能134

4.6磁性材料的物理效应135

4.6.1磁致伸缩效应135

4.6.2磁各向异性135

4.6.3磁声效应136

4.6.4磁光效应136

4.6.5磁电效应137

4.6.6巨磁阻效应137

4.6.7磁致温差效应138

习题与思考题138

参考文献138

第5章 材料结构与电导139

5.1材料导电的本质139

5.2金属材料的电导140

5.3离子材料的电导141

5.3.1离子电导率141

5.3.2固体电解质的结构与基本性能143

5.3.3典型的离子电导材料的结构与性能144

5.4电子电导147

5.4.1电子电导基本理论147

5.4.2典型的光电材料的结构与性能简介151

5.5材料的超导电性152

5.5.1超导体的两个基本特性152

5.5.2超导材料的三个参数153

5.5.3超导体的分类及类型153

5.5.4约瑟夫逊效应154

5.5.5超导材料应用154

5.6能带理论初步154

5.6.1无限深势阱或自由电子论154

5.6.2布洛赫定理156

5.6.3简并微扰法与禁带宽度157

习题与思考题159

第6章 材料的结构与介电性能161

6.1材料的结构与介质的极化161

6.1.1材料在电场中的极化现象与介电常数161

6.1.2电极化的微观机构162

6.2高介晶体的结构与极化170

6.2.1特殊晶体结构的内电场170

6.2.2金红石晶体介电常数的计算172

6.3无机材料的极化174

6.3.1混合物法则174

6.3.2陶瓷介质的极化175

6.3.3介电常数的温度系数175

6.4电介质的介质损耗176

6.4.1介质损耗176

6.4.2无机介质的结构与损耗178

6.5材料的介电强度181

6.5.1热击穿181

6.5.2电击穿182

6.5.3无机材料的击穿184

6.6铁电性与结构的关系186

6.6.1晶体的铁电性186

6.6.2铁电体的结构与自发极化的微观机理187

6.6.3铁电体的相变191

6.6.4电畴结构192

6.6.5铁电材料应用案例193

6.7压电性与材料结构的关系194

6.7.1压电效应194

6.7.2压电振子及其参数197

6.7.3压电性与晶体结构的关系199

6.7.4压电材料的应用200

习题与思考题202

参考文献203

第7章 材料的结构与光学性能204

7.1材料的非线性光学性能204

7.1.1非线性光学的概述204

7.1.2非线性光学材料的结构和性能的关系205

7.1.3非线性光学材料分类及性能207

7.2材料的线性光学性能208

7.2.1材料的结构与折射率208

7.2.2材料的折射率与入射光频率的关系210

7.3材料的表面特征与光泽211

7.3.1表面反射率与折射率的关系211

7.3.2镜面反射与漫反射213

7.3.3釉表面结构与光泽213

7.4材料的结构与透光性能215

7.4.1材料对光的吸收215

7.4.2材料的散射与折射率217

7.4.3材料的结构与透光性219

7.4.4材料的不透明性与乳浊222

7.4.5半透明陶瓷的结构特征225

7.5材料的颜色与呈色机理226

7.5.1三原色和材料的颜色226

7.5.2材料的着色与呈色机理228

7.6新型光功能材料简介230

7.6.1荧光材料230

7.6.2激光材料231

7.6.3光导纤维231

7.6.4电光及声光材料231

7.7材料的负折射和光子晶体232

7.7.1材料的负折射232

7.7.2光子晶体234

习题与思考题236

参考文献236

第8章 材料表面结构与润湿性能237

8.1疏水理论基础237

8.1.1静态接触角理论237

8.1.2滚动角理论240

8.1.3表面粗糙度对润湿的影响242

8.2 C/SiO2复合薄膜的微观结构与接触角242

8.2.1 C/SiO2复合薄膜的显微结构243

8.2.2 C/SiO2复合膜产生高接触角的机理243

8.2.3“纳米针”结构244

8.3浸润性转变（亲-疏水调控）247

8.3.1溶剂控制浸润性转变247

8.3.2热响应浸润性转变247

8.3.3光响应浸润性转变249

8.3.4自修复超疏水表面250

习题与思考题251

参考文献252