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| 內容簡介： |
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主要包括八章：第一章 材料的结构与受力形变 、第二章 材料的脆性断裂与强度 、第三章 材料的结构与热学性能 、第四章 材料的结构与磁学性能 、第五章 材料的结构与导电性能 、第六章 材料的结构与介电性能 、第七章 材料的结构与光学性能 、第八章 材料的表面结构与润湿性能。 该教材可作为材料类专业的专业基础课教材。也可供科技人员参考。
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| 關於作者： |
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陈玉清，山东轻工业学院，教授 材料院长， 作为负责人承担了如下科研项目：1. 山东省自然科学基金:纳米抗菌薄膜，2005--20082. 山东省科技厅近零膨胀NIP陶瓷材料，2001-20043. 山东省教育厅生态抗菌陶瓷内墙砖，2005-2007 在国内外刊物上发表学术论文50多篇。 教学方面：《材料性能》教学方法获2011年山东轻工业学院教学成果一等奖，《材料结构与性能》2011年成为山东轻工业学院首批创新课程，2012年在校级精品课程的基础上，申报了省级精品课程。
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| 目錄：
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第1章 材料的结构与受力形变 1.1 应力与应变 1.1.1 应力 1.1.2 应变 1.1.3 应力-应变曲线 1.2 材料的结构与弹性形变 1.2.1 弹性形变的微观机制 1.2.2 弹性形变的宏观规律 1.2.3 弹性模量 1.2.4 复合材料的弹性模量 1.2.5 弹性比功 1.2.6 滞弹性及弛豫性能 1.2.7 弹性模量与某些物理参量关系 1.3 材料的结构与塑性形变 1.3.1 晶格滑移与孪晶 1.3. 2 滑移机制 1.3.3 塑性形变的位错运动理论 1.3.4 不同材料的塑性 1.3.5 塑性性能的有关参量 1.3.6 材料的超塑性 1.4 材料的结构与高温蠕变 1.4.1 高温蠕变曲线 1.4.2 蠕变机理 1.4.3 蠕变断裂 1.4.4 陶瓷材料的高温蠕变 1.4.5 耐火材料的结构与蠕变 习题与思考题 参考文献第2章 材料的脆性断裂与强度 2.1 固体材料的理论强度 2.2 材料的断裂强度 2.2.1 材料的断口特征 2.2.2 裂纹尖端应力集中问题 2.2.3 材料的断裂强度 2.2.4 奥罗万对断裂强度的修正 2.3 裂纹的起源与扩展的能量判据 2.3.1 裂纹的起源 2.3.2 裂纹扩展的能量判据 2.4 材料的断裂韧性 2.4.1 裂纹的扩展方式 2.4.2 裂纹尖端应力场分析 2.4.3 应力场强度因子及几何形状因子 2.4.4 临界应力场强度因子及断裂韧性 2.4.5 裂纹扩展的动力与阻力 2.4.6 线弹性计算公式对试件尺寸的要求 2.4.7 断裂韧性的测试方法 2.5 材料的结构与强化增韧 2.5.1 陶瓷材料的结构与强化 2.5.2 陶瓷材料的增韧 2.5.3 高分子材料的复合强化 2.5.4 金属材料的结构与强韧化 2.6 无机材料强度的统计性质 2.6.1 无机材料强度波动分析 2.6.2 强度的统计分析 2.6.3 求应力函数的方法及韦伯分布 2.6.4 韦伯函数中的m及σ0的求法 2.6.5 有效体积的计算 2.6.6 韦伯统计的应用实例 2.6.7 两参数韦伯分布及应用 2.7 材料的硬度 2.7.1 硬度的表示方法 2.7.2 纳米材料的硬度 2.8 复合材料 2.8.1 纤维复合材料的原则 2.8.2 连续纤维单向强化复合材料的强度 2.8.3 短纤维单向强化复合材料 2.8.4 单向纤维增强SiC基复合材料的结构与性能 习题与思考题 参考文献第3章 材料的结构与热学性能 3.1 晶格热振动 3.1.1 一维单原子晶格的线性振动 3.1.2 一维双原子晶格的线性振动 3.2 材料的结构与热膨胀 3.2.1 材料的热膨胀与热膨胀系数 3.2.2 固体材料热膨胀机理 3.2.3 热膨胀和其他物理性能的关系 3.2.4 复合材料的热膨胀 3.2.5 低膨胀与零膨胀材料的结构特征 3.3 材料的结构与热传导 3.3.1 固体材料热传导的宏观规律 3.3.2 固体材料热传导的微观机理 3.3.3 材料结构与热导率的关系 3.3.4 复相材料的热导率 3.4 材料的结构与抗热冲击性能 3.4.1 材料的抗热震性及其表示方法 3.4.2 热应力 3.4.3 抗热冲击断裂性 3.4.4 抗热冲击损伤性 3.4.5 材料结构与抗热震性的关系 习题与思考题 参考文献第4章 材料的结构与磁学性能 4.1 固体物质的磁性来源 4.1.1 磁矩 4.1.2 原子的磁性 4.1.3 基本磁学性能 4.2 固体物质的磁性分类 4.2.1 抗磁性 4.2.2 顺磁性 4.2.3 铁磁性 4.2.4 亚铁磁性 4.2.5 反铁磁性 4.3 磁畴与磁化曲线 4.3.1 铁磁体中的能量 4.3.2 磁畴 4.3.3 磁化曲线和磁滞回线 4.4 铁氧体的结构与磁性 4.4.1 尖晶石型铁氧体 4.4.2 石榴石型铁氧体 4.4.3 磁铅石型铁氧体 4.5 磁性材料的结构与性能 4.5.1 软磁材料 4.5.2 永磁材料的结构与性能 4.6 磁性材料的物理效应 4.6.1 磁致伸缩效应 4.6.2 磁各向异性 4.6.3 磁声效应 4.6.4 磁光效应 4.6.5 磁电效应 4.6.6 巨磁阻效应 4.6.7 磁致温差效应 习题与思考题 参考文献第5章 材料结构与电导 5.1 材料导电的本质 5.2 金属材料的电导 5.3 离子材料的电导 5.3.1 离子电导率 5.3.2 固体电解质的结构与基本性能 5.3.3 典型的离子电导材料的结构与性能 5.4 电子电导 5.4.1 电子电导基本理论 5.4.2 典型的光电材料的结构与性能简介 5.5 材料的超导电性 5.5.1 超导体的两个基本特性 5.5.2 超导材料的三个参数 5.5.3 超导体的分类及类型 5.5.4 约瑟夫逊效应 5.5.5 超导材料应用 5.6 能带理论初步 5.6.1 无限深势阱或自由电子论 5.6.2 布洛赫定理 5.6.3 简并微扰法与禁带宽度 习题与思考题第6章 材料的结构与介电性能 6.1 材料的结构与介质的极化 6.1.1 材料在电场中的极化现象与介电常数 6.1.2 电极化的微观机构 6.2 高介晶体的结构与极化 6.2.1 特殊晶体结构的内电场 6.2.2 金红石晶体介电常数的计算 6.3 无机材料的极化 6.3.1 混合物法则 6.3.2 陶瓷介质的极化 6.3.3 介电常数的温度系数 6.4 电介质的介质损耗 6.4.1 介质损耗 6.4.2 无机介质的结构与损耗 6.5 材料的介电强度 6.5.1 热击穿 6.5.2 电击穿 6.5.3 无机材料的击穿 6.6 铁电性与结构的关系 6.6.1 晶体的铁电性 6.6.2 铁电体的结构与自发极化的微观机理 6.6.3 铁电体的相变 6.6.4 电畴结构 6.6.5 铁电材料应用案例 6.7 压电性与材料结构的关系 6.7.1 压电效应 6.7.2 压电振子及其参数 6.7.3 压电性与晶体结构的关系 6.7.4 压电材料的应用 习题与思考题 参考文献第7章 材料的结构与光学性能 7.1 材料的非线性光学性能 7.1.1 非线性光学的概述 7.1.2 非线性光学材料的结构和性能的关系 7.1.3 非线性光学材料分类及性能 7.2 材料的线性光学性能 7.2.1 材料的结构与折射率 7.2.2 材料的折射率与入射光频率的关系 7.3 材料的表面特征与光泽 7.3.1 表面反射率与折射率的关系 7.3.2 镜面反射与漫反射 7.3.3 釉表面结构与光泽 7.4 材料的结构与透光性能 7.4.1 材料对光的吸收 7.4.2 材料的散射与折射率 7.4.3 材料的结构与透光性 7.4.4 材料的不透明性与乳浊 7.4.5 半透明陶瓷的结构特征 7.5 材料的颜色与呈色机理 7.5.1 三原色和材料的颜色 7.5.2 材料的着色与呈色机理 7.6 新型光功能材料简介 7.6.1 荧光材料 7.6.2 激光材料 7.6.3 光导纤维 7.6.4 电光及声光材料 7.7 材料的负折射和光子晶体 7.7.1 材料的负折射 7.7.2 光子晶体 习题与思考题 参考文献第8章 材料表面结构与润湿性能 8.1 疏水理论基础 8.1.1 静态接触角理论 8.1.2 滚动角理论 8.1.3 表面粗糙度对润湿的影响 8.2 C/SiO2复合薄膜的微观结构与接触角 8.2.1 C/SiO2复合薄膜的显微结构 8.2.2 C/SiO2复合膜产生高接触角的机理 8.2.3 “纳米针”结构 8.3 浸润性转变（亲-疏水调控） 8.3.1 溶剂控制浸润性转变 8.3.2 热响应浸润性转变 8.3.3 光响应浸润性转变 8.3.4 自修复超疏水表面 习题与思考题 参考文献
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| 內容試閱：
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材料的不同性能决定了材料不同的应用领域，材料性能的优劣决定了材料在同一领域应用的效能，高性能材料应用于高新技术领域，低性能材料只能适用于低端市场。开发合成新材料一定是该材料具有新的特异性能或者高性能，因此，提高材料性能及开发新性能始终是材料领域不变的研究主题。为了提高材料性能就必须了解决定材料性能的关键因素是什么，幸运的是，经过几十年的研究，人们已经认识到材料的结构决定材料的性能，各类专业期刊已经有这方面大量的成果发表。对于材料专业的本科教学来说，也就有可能开设材料结构与性能课程来满足当前材料专业的教学需要。该课程的首要问题是结构的概念，经过多年的教学实践，把材料结构分为微观结构和显微结构在概念上比较清晰。材料微观结构指的是晶体结构及电子结构，并包含质点之间的相互作用，一般不涉及原子内部的基本粒子。微观结构与物理性能的关系是材料科学研究的对象，例如理论结合强度、热膨胀、比热容等。显微结构是指显微镜下观察到的材料结构，包括了光学显微镜和电子显微镜，用于研究晶粒大小、形态及分布；气孔大小、数量、形状及分布；第二相的数量、晶界等。显微结构与材料性能指标的关系是材料技术研究的对象，例如断裂强度、膨胀系数等。特殊情况下用TEM等观察晶体结构，这一点并不会引起基本概念的混淆。实践中结构材料常常涉及显微结构与性能指标间的相互关系，电磁光等功能材料除了涉及显微结构外还常常涉及晶体结构及原子的电子结构。第二个问题就是材料性能，不同教材上都会提到本征性能和非本征性能，但缺少明确的说明，造成学生学习及以后工作中的概念模糊。本征性能是由微观结构决定的，是材料常数，例如理论结合强度；非本征性能是由显微结构决定的，不是材料常数，是改善提高的性能指标，例如格里菲斯断裂强度，常常受到各种工艺条件的影响，导致材料强度高低不同。这时我们说材料结构决定材料性能，指的是可以调整、设计的显微结构。因此，如何调整组成和工艺条件，得到设计的显微结构是获得高性能的基本手段，但并不能改变材料的本征性能(例如理论结合强度)。可以说显微结构设计产生高性能，着重点是工程技术意义；微观结构设计产生新性能，着重点是性能的物理意义。典型案例见C60系列化合物。第三个问题是材料性能的研究方法，一种是宏观经验法，在大量材料性能实验数据的基础上，经过对数据的分析处理，整理为经验方程，来表示它们之间的函数关系。现在这种经验法更多地采用了从显微结构上去设计，探讨结构与性能之间的关系，这种方法涉及的是非本征性能；二是从机理着手，即从晶格点阵的基本关系出发，按照性能的有关规律，建立物理模型，用数学方法求解，得到有关理论方程式，这种方法得到的是本征性能。通过以上两种方法的相互验证促进了材料科学与工程技术的发展。目前国内材料结构与性能教材还很少，教材内容都与编写者的专业背景相关，尽管国内的材料类专业提倡厚基础、宽专业，都有向一级学科发展的趋势，但是要为学生寻找一本包含三大材料共性的基础教材，并在课程体系中不与其他教材内容重复，确实是一件非常困难的事，到目前为止尚没有这样的教材。本教材的编写也不例外，是建立在无机材料的课程体系中，以陶瓷材料的结构与物理性能为基础，适当拓展了金属材料和高分子材料的内容，让无机材料专业的学生可以粗略地了解金属和高分子材料的特性，系统的金属和高分子材料结构与性能的知识必须参考相应的专业教材。本书第1章由景德镇陶瓷学院胡飞编写，陈玉清作了部分修改补充；第2章、第4章、第8章的8.1和8.2由齐鲁工业大学陈玉清编写；第3章和第7章由景德镇陶瓷学院陈云霞编写；第5章由齐鲁工业大学张川江编写，赵金博补充修改；第6章由齐鲁工业大学张艳飞编写，陈玉清修改补充；第8章8.3由齐鲁工业大学刘钦泽编写。全书由陈玉清统稿。本教材为了自身的系统性，部分节次直接采用了前人编写的教材内容，编者在此向各位允许使用的前辈表示敬意与感谢。特别感谢国防科技大学的张长瑞教授、四川大学的黄维刚教授，他们无私地提供了部分材料的显微结构原照片。书中结构与性能关系的讨论，或许带有编著者的观点，由于学识和经验所限，书中的错误和疏漏在所难免，敬请读者批评斧正。编 者2013.12.20
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