无机及分析化学实验与指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:河南郑州大学

作者:赵金安，张慧勤主

出品人:

页数:173

译者:

出版时间:2007-9

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787811067125

丛书系列:

图书标签:

• 无机化学
• 分析化学
• 化学实验
• 实验指导
• 高等教育
• 大学教材
• 化学专业
• 实验教学
• 教学参考
• 理学

《现代材料科学基础与应用》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学基础理论框架及其在工程技术领域中的广泛应用。全书内容涵盖了材料科学的核心概念，从原子结构、晶体缺陷到宏观性能的调控，并重点探讨了当前备受关注的新型功能材料的设计、制备与表征技术。 第一部分：材料科学的基石 本部分着重于奠定坚实的理论基础。 第一章：材料的微观结构与键合理论 本章从原子尺度出发，详细阐述了化学键（离子键、共价键、金属键和范德华力）的形成机制及其对材料宏观性质的影响。我们深入探讨了晶体结构的基本原理，包括晶体点阵、布拉维点阵、晶体学符号（如密勒指数）的应用，以及常见晶体结构（如面心立方、体心立方、六方紧密堆积）的几何特征。此外，无序结构，如玻璃态和非晶态材料的结构特征，也进行了详尽的讨论。对不同键合类型在导电性、热学性能和机械性能上的差异性解释，构成了理解材料行为的逻辑起点。 第二章：晶体缺陷与非晶态结构 任何实际材料的性能都受到缺陷的深刻影响。本章聚焦于线缺陷（位错）、面缺陷（晶界、孪晶界）和体缺陷（空位、间隙原子、取代原子）的类型、形成原因及其在材料形变、扩散和电学行为中的作用。通过引入几何不匹配理论和能垒分析，解释了位错运动如何控制金属的塑性变形，以及晶界如何影响材料的强度和电荷传输。对于非晶材料，则侧重于自由体积理论和弛豫过程，用以解释其独特的黏弹性行为。 第三章：材料的热力学与相图 材料的稳定性和相变是材料设计中不可或缺的环节。本章引入了热力学基本定律在材料科学中的应用，特别是吉布斯自由能与温度、压力、组分的关系。重点解析了二元和三元相图的解读方法，包括液相线、固相线、共晶点、共析点和包晶点。通过卡拉佩久方程和杠杆原理，阐述了如何预测和控制合金的凝固过程和微观组织演化。热力学驱动力如何导致扩散和相变，为后续的材料制备工艺奠定了理论基础。 第二部分：材料的性能与本征行为 本部分深入探讨了材料在不同物理场下的响应机制。 第四章：机械性能的力学基础 本章全面覆盖了材料的力学性能，包括弹性形变（胡克定律、杨氏模量、泊松比）和塑性形变（屈服强度、极限拉伸强度、韧性）。详细分析了加工硬化、固溶强化、沉淀强化和晶界强化等提高强度的主要机制。同时，对材料的疲劳（S-N曲线、疲劳极限）、蠕变（稳态蠕变速率）以及断裂力学（应力强度因子、断裂韧度$K_{IC}$）的理论模型进行了深入探讨，强调了缺陷在宏观断裂过程中的决定性作用。 第五章：电学、磁学与介电性能 本章聚焦于电子在材料中的行为。在电学方面，区分了导体、半导体和绝缘体，并基于能带理论，详细解释了费米能级、有效质量和载流子浓度的概念，探讨了掺杂对半导体导电性的影响。磁学部分，引入了朗之万理论和居里-外斯定律，区分了顺磁性、抗磁性和铁磁性，并着重分析了磁畴结构、磁滞回线及其在软磁和硬磁材料中的应用。介电性能部分则讨论了极化机制（电子极化、离子极化、取向极化）及其在电容器和铁电材料中的重要性。 第六章：热学与光学性能 材料的热性能主要由晶格振动（声子）决定。本章分析了热容、热膨胀系数和热导率的微观来源。热导率中，声子散射机制（与缺陷、晶界和电子的相互作用）是分析的核心。光学性能方面，讨论了光与物质的相互作用，包括吸收、反射和透射的机理。重点介绍了透明材料的设计原则、光电导效应以及等离子体共振在表面等离激元中的应用。 第三部分：先进材料的设计与应用 本部分关注当代材料科学的前沿领域和关键技术。 第七章：金属与合金的微观结构控制 本章将理论应用于工程实践，详细介绍了金属的热处理工艺，如退火、正火、淬火和回火，并阐述了这些工艺如何通过控制相变（如珠光体、贝氏体、马氏体转变）来精确调控最终的机械性能。对于铸造合金，讨论了枝晶生长与偏析现象的控制。此外，粉末冶金技术和快速凝固技术在制备传统方法难以获得的微观结构方面的优势被详细阐述。 第八章：陶瓷与玻璃材料 陶瓷材料以其高硬度、耐高温性和化学惰性而著称。本章深入分析了离子晶体和共价键晶体（如氧化物、碳化物、氮化物）的结构特点，及其在高温下的蠕变行为。重点讨论了粉体制备、烧结过程（致密化机理、液相烧结）以及晶界在陶瓷性能中的关键作用。玻璃材料部分，则关注于玻璃化转变温度、黏度与结构弛豫的关系。 第九章：聚合物的结构与性能 聚合物作为一类特殊的软物质，其性能高度依赖于分子链的结构和形态。本章解释了聚合反应的类型、分子量分布（数均、重均分子量）及其对强度的影响。详细分析了聚合物的结晶度、玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$），以及它们如何通过拉伸、取向等加工手段得到精确控制。弹性体、热塑性塑料和热固性树脂的典型应用场景也被纳入考量。 第十章：功能性与智能材料前沿 本章展望了材料科学的未来方向。重点介绍了半导体异质结在光电子器件中的设计原理；纳米材料（如量子点、纳米线）因尺寸效应带来的独特光学和电学性质；复合材料的设计理念，包括界面应力传递的分析；以及智能材料，如形状记忆合金（马氏体相变机制）和压电/铁电材料（电场响应）的工作原理和工程应用。本章旨在激发读者对跨学科材料创新的兴趣。 本书的编写风格严谨、逻辑清晰，力求在理论深度与工程实用性之间取得平衡，为材料科学、化学工程、机械工程及电子工程等相关领域的学生和研究人员提供一本坚实的参考书。

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