材料科学与工程基础

作者简介

《材料科学与工程基础(第2版)》是“十一五”国家级规划教材，是教育部“面向21世纪课程教材”的修订版本。 《材料科学与工程基础(第2版)》共分5章。绪论、材料结构基础、材料组成与结构、材料的性能、材料的制备与成型加工。从材料科学与工程的基本原理出发，综合介绍了各种材料组成、结构、制备工艺、性能及应用的共性规律及金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料的个性特点和多种组分复合体系的基本特征。 

《材料科学与工程基础(第2版)》供材料类专业本科学生使用，可供研究生、教师和工程技术人员阅读参考，也可供其他与材料专业相关的学生选读。

书籍目录

第1章绪论1
1 1材料的定义、分类及基本性质1
1 1 1金属材料1
1 1 2无机非金属材料2
1 1 3高分子材料3
1 1 4复合材料3
1 2材料科学与工程概述4
1 2 1材料科学的由来4
1 2 2材料科学与工程的性质与范围5
1 2 3材料科学在工程中的作用6
第2章材料结构基础9
2 1物质的组成、状态及材料结构9
2 1 1物质的组成和状态9
2 1 2材料结构的含义10
2 2材料的原子结构11
2 2 1量子力学的几个基本概念12
2 2 2原子核结构14
2 2 3原子核外电子14
2 3原子之间相互作用和结合19
2 3 1基本结合（化学键合）20
2 3 2派生结合（物理键合）23
2 3 3各种键性的比较25
2 3 4原子间距和空间排列25
2 4多原子体系中电子的相互作用与稳定性29
2 4 1杂化轨道和分子轨道理论30
2 4 2费米能级34
2 4 3固体中的能带36
2 5固体中的原子有序39
2 5 1结晶体的特点与晶体的性质39
2 5 2晶体几何学基础39
2 5 3晶体的类型51
2 6固体中的原子无序60
2 6 1固溶体60
2 6 2晶体结构缺陷64
2 6 3非晶体71
2 6 4扩散74
2 7固体中的转变81
2 7 1固体中的转变类型82
2 7 2平衡和相变83
2 7 3相图86
2 8固体的表面结构94
2 8 1表面力和表面力场94
2 8 2表面能和表面张力95
2 8 3表面结构及几何形状96
2 8 4固体表面的特性97
第3章材料组成与结构105
3 1材料组成和结构的基本内容105
3 2金属材料的组成与结构105
3 2 1金属材料105
3 2 2合金材料108
3 2 3铁碳合金的基本知识110
3 2 4非铁金属及合金120
3 2 5非晶态合金121
3 2 6金属材料的再结晶122
3 3无机非金属材料的组成与结构124
3 3 1无机非金属材料的组成与结合键124
3 3 2无机非金属材料中的简单晶体结构125
3 3 3硅酸盐结构130
3 3 4无机非金属材料的非晶体结构134
3 3 5陶瓷140
3 3 6碳化合物141
3 4高分子材料的组成和结构145
3 4 1高分子材料组成和结构的基本特征145
3 4 2高分子链的组成和结构146
3 4 3高分子链的聚集态结构153
3 4 4高分子材料的组成和织态结构及微区结构163
3 4 5聚合物共混材料166
3 5复合材料的组成与结构170
3 5 1复合材料定义及分类170
3 5 2复合材料的组成171
3 5 3复合材料的结构174
3 5 4复合材料的界面174
第4章材料的性能186
4 1固体材料的力学性能186
4 1 1材料的力学状态186
4 1 2应力和应变189
4 1 3弹性形变192
4 1 4永久形变202
4 1 5强度、断裂及断裂韧性207
4 1 6硬度225
4 1 7摩擦和磨损229
4 1 8疲劳235
4 2材料的热性能239
4 2 1热导率和比热容239
4 2 2热膨胀性243
4 2 3耐热性245
4 2 4热稳定性246
4 2 5高分子材料的燃烧特性247
4 3材料的电学性能250
4 3 1电导率和电阻率251
4 3 2材料的结构与导电性254
4 3 3材料的超导电性264
4 3 4材料的介电性266
4 4材料的磁学性能272
4 4 1物质的磁性272
4 4 2磁畴与磁滞回线276
4 4 3金属材料的磁学性能278
4 4 4非金属材料的磁学性能280
4 4 5高分子材料的磁学性能283
4 5材料的光学性能284
4 5 1电磁辐射及其与原子的相互作用284
4 5 2反射、吸收和透射285
4 5 3材料的光学性质291
4 5 4旋光性及非线性光学性292
4 5 5光泽293
4 5 6发光294
4 5 7光敏性295
4 6材料的耐腐蚀性296
4 6 1物理腐蚀297
4 6 2化学腐蚀299
4 6 3电化学腐蚀306
4 7复合材料的性能309
4 7 1复合材料的特性309
4 7 2复合材料性质的复合效应310
4 7 3复合材料的力学性能314
4 8纳米材料及效应321
4 8 1纳米材料的结构321
4 8 2纳米材料的基本物理效应325
4 8 3纳米材料的应用327
第5章材料的制备与成型加工336
5 1材料制备原理及方法336
5 1 1金属材料的制备336
5 1 2无机非金属材料的制备343
5 1 3高分子材料的制备359
5 2材料的成型加工性364
5 2 1金属材料的加工工艺性364
5 2 2聚合物的成型加工特性及成型加工方法372
参考文献392

编辑推荐

由顾宜和赵长生主编的《材料科学与工程基础(第二版)》从材料科学与工程的基本原理出发，力求较全面地说明各种材料的共性规律及金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料的个性特点和多种组分复合体系的基本特征。本着材料科学的范畴，以物质结构为基础，按照从微观到宏观、从内部到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子结构、原子间相互作用和结合方式，与固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构及变化规律之间的相互关系，使学生对材料组成(成分)与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。

前言

材料科学是20世纪60年代初期创立的研究材料共性规律的一门科学，其研究内容涉及金属、无机非金属、有机高分子等材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系。由于材料的获得、质量的改进与使材料成为人们可用的器件或构件都离不开生产工艺、制造技术和应用技术等工程知识，所以，人们往往把“材料科学”与“工程”相提并论，而称为“材料科学与工程”。国外大学的工学院已广泛把材料科学与工程作为大学低年级的一门公共必修课。 四川大学(原成都科技大学)高分子材料系自1989年始，按照教育部教学改革的方针，为培养知识面广、适应面宽、基础扎实的高分子材料高级专业人才，在本科生专业主干课程《高分子材料导论》中讲授材料科学与工程的基本原理，并于1996年正式开设《材料科学与工程基础》课程。在由四川大学牵头，北京化工大学、华东理工大学、东北大学、武汉工业大学主持，东华大学、吉林工业大学参加的国家教育部面向21世纪高等工程教育教学内容和课程体系改革计划《材料类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践》项目的五年研究中，项目组各校共同认识到：现代材料工业和科学技术的发展正推动着各类材料从多样化和单一性走向一体化和复合化；培养既掌握材料科学与工程基本原理，又通晓某一类材料制备与加工、组成与结构、性能与应用系统知识的宽专业人才，是21世纪材料类专业人才培养思路的重要内容。为此，决定设置材料科学与工程一级学科平台课程三门，并编写相应教材。《材料科学与工程基础》正是其中之一，该教材由四川大学主编，武汉工业大学和东华大学参编，教育部批准列入“面向21世纪课程教材”出版。 本书编写从材料科学与工程的基本原理出发，力求较全面地说明各种材料的共性规律及金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料的个性特点和多种组分复合体系的基本特征。本着材料科学的范畴，以物质结构为基础，按照从微观到宏观、从内部到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子结构、原子间相互作用和结合方式，与固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构及变化规律之间的相互关系，使学生对材料组成(成分)与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。从材料的组成(成分)入手，详细阐述高分子材料、金属材料和无机非金属材料的聚集态结构和宏观组织结构特点；详细阐述由特性不同的各类材料相互复合而成的纳米级、微米级、粒子填充、纤维增强等复合材料的微观和宏观结构以及界面结构，使学生较系统地掌握不同类型材料从微观到宏观的结构变化特点。本着材料科学的基本原理与材料的工程应用相结合，用大量篇幅阐明了在应力、热、电、光、磁、化学介质、氧等外界因素的作用下，各类材料所表现出来的宏观性质、破坏形式、及其内部结构的变化规律；讲述各类宏观物理性质的定义及测试和评价方法。使学生掌握材料结构与性能关系的基本规律，了解不同类材料的结构与性能特征，为材料的设计和应用奠定基础。并从原料出发，简要地讲述材料的制备原理和主要方法，及由各种材料的结构和性能特点，讲述其加工行为和主要加工方法，使学生在材料工程的基础上，建立材料制备加工结构性能关系的整体概念。本书在编写中注意引入材料科学中的新原理和新方法，例如在第4章增加了“纳米材料及效应”一节，以便学生对材料科学与工程发展中的前沿领域有一定的初步了解。 本书由顾宜、尹光福、淡宜、曾光廷、汤嘉陵、赵长生、蔡绪伏(四川大学)、沈新元(东华大学)和黄学辉(武汉工业大学)编写。以顾宜和樊渝江1996年编写的《高分子材料导论(上册)》为蓝本，由顾宜提出编写大纲和统稿。编写分工为：顾宜(第1章、第2章21、23、251、252、264、27、28、第4章42)，黄学辉(第2章22、24、253、26、284)，沈新元(第4章43、44、45)，淡宜(第3章31、32，第5章513)，尹光福(第3章34、第5章512)，曾光廷(第3章33、第5章511、521)，汤嘉陵(第3章35、第4章47、48)，赵长生(第4章41、46)，蔡绪伏(第5章522)。王劲协助编写习题和制图。 该书稿于2000年12月汇稿并印制讲义供四川大学材料工程类专业九九级学生试用一届后进行了修改并编写习题。材料科学与工程所涉及的学科和应用领域十分广阔，囿于我们的专业范围和知识水平，难免存在较多误漏，祈望读者指正，以利进一步修订。在此，对教育部领导，对支持本书编写的四川大学、武汉工业大学、东华大学以及北京化工大学、华东理工大学、东北大学、吉林工业大学的领导、同仁表示深切的谢意。 编者 2001年8月   第二版前言 由四川大学主编的《材料科学与工程基础》教材于2002年4月正式出版发行，之后多次重印，在多个学校获得使用。自2001年以来，四川大学对《材料科学与工程基础》课程进行了一系列改革，于2004年评为国家级精品课程，2006年《材料科学与工程基础》教材列入“十一五”国家级规划教材进行修订。在课程建设过程中，我们引进了WilliamDCallister，Jr编写的《FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering，(FifthEdition)》(2001，JohnWiley＆Sons，Inc，NewYork)，将中英文教材的内容相结合，组织实施“双语”教学，建立了新的课程体系，编写了相应的讲义、课件、习题集；并在多年教学实践的基础上，按照新的课程内容体系完成了教材的修订。 目前，国内外有关《材料科学与工程基础》类的教材从内容体系上主要有两大系列，一是传统的模式，将金属材料、无机非金属材料和高分子材料等三大类材料分别按照结构、特征和性质进行讨论，另一种是现代的、集成化的模式，将三大类材料整合在一起，讨论材料的结构、特征和性质的共性规律和个性特征。由四川大学主持编写、于2002年出版的《材料科学与工程基础》教材，正是一本按集成化方式编写的教材。该教材的内容体系由我们独立创建，但与英文教材(FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering，FifthEdition，WilliamDCallister，Jr，)不谋而合。WilliamDCallister，Jr教授先后编写了FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering教材五个版本，前四个版本都是按传统的模式编写的。在多年教学总结的基础上，他从更有利于教和学的角度，按照集成化的模式编写了第五版教材，受到了广泛的欢迎。 与2002年版教材相比，修订版的《材料科学与工程基础》教材发生了一些显著的变化。通过删减一些不必要的内容和融入国外同类高水平教材部分内容，进一步完善了教材内容，使之更具先进性、科学性、系统性和适应性：通过增设教学例题和进一步丰富习题和思考题，更有利于学生学习和理解教学内容；通过在每一章节后添加一些小故事，介绍材料科学与工程领域中的著名科学家、高新技术领域的新材料，可扩展学生的知识面、激发学生的学习热情。 修订工作以国家精品课程的课堂讲义内容为主线，以2002年版教材为蓝本，由顾宜和赵长生提出修订大纲并统稿，其中部分章节内容变动较大，部分章节未作变动。修订分工为：顾宜(第1章，第2章21、22、23、24、27，第3章31、32、33、34，第4章42，第5章51、521)；谢邦互(第2章25、26、28)；赵长生(第4章41、46)；汤嘉陵(第3章35，第4章47、48)；沈新元(第4章43、44、45)；蔡绪伏(第5章522)；李曹(习题和小故事)。 虽然该修订教材内容已经过多年教学实践不断完善，但是材料科学与工程所涉及的学科和应用领域十分广阔，囿于我们的专业范围和知识水平，仍难免存在不少错误，敬请各位同仁批评指正。 编者 2010年12月

图书封面

---

 材料科学与工程基础下载

---