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1.1　要点扫描1

1.1.1　晶体材料的结合键1

第1章　晶体结构1

1.1.2　空间点阵和晶胞5

1.1.3　常见金属的晶体结构9

1.1.4　晶面指数和晶向指数及其标注12

1.1.5　极射投影与标准投影15

1.1.6　倒易点阵和晶体学公式17

1.1.7　同素异构和多型性转变20

1.1.8　单晶体、多晶体和非晶态22

1.1.9　元素的晶体结构26

1.2.1　7大晶系包含的点阵类型为什么不是28种而是14种28

1.2　释疑解惑28

1.2.2　为什么没有底心正方和面心正方点阵29

1.2.3　画出石墨的晶胞29

1.2.4　证明：对于立方晶系有［hkl］⊥（hkl）30

1.2.5　确定晶面指数时应注意哪些问题31

1.2.6　快速标定晶向指数的口诀31

1.2.7　六方晶系晶向四指数［uvtw］标定方法32

1.2.8　立方晶系中重要晶面上的原子排列及面密度33

1.2.9　立方晶系中重要晶向上的原子排列及线密度33

1.2.10　关于晶带定律34

1.2.11　根据原子间键力-距离曲线和键能-距离曲线比较材料的物性35

1.3　解题示范37

1.4　习题训练43

参考答案45

第2章 晶体缺陷47

2.1　要点扫描47

2.1.1　晶体缺陷及其分类47

2.1.2　点缺陷47

2.1.3　位错48

2.1.4　面缺陷62

2.1.5　位错理论的应用64

2.2　释疑解惑66

2.2.1　关于柏格斯回路和柏氏矢量66

2.2.2　判断刃位错柏氏矢量方向的右手定则68

2.2.3　柏氏矢量的守恒性68

2.2.5　应用位错应力场公式应注意的问题69

2.2.4　判断位错线受力及运动方向的右手定则69

2.2.6　用Petch-Koehler公式计算应力场对位错的作用力70

2.2.7 为什么晶体的实际强度远低于理论强度72

2.2.8　对柯氏气团的讨论72

2.2.9　位错运动与原子位移的72

关系72

2.2.10　BCC晶体中为何出现明显屈服点和应变时效现象72

2.2.11　材料强化的几种机制73

2.3　解题示范75

2.4　习题训练86

参考答案91

3.1　要点扫描92

3.1.1　扩散的基本描述92

第3章 扩散92

3.1.2　扩散定律93

3.1.3　扩散方程的解及应用94

3.1.4　扩散的微观机制101

3.1.5　扩散热力学及影响扩散的因素105

3.1.6　反应扩散107

3.2　释疑解惑108

3.2.1　关于菲克第一定律应当注意哪些问题108

3.2.2　用球对称稳态扩散分析固态相变过程中球形晶核的生长速率109

3.2.3　关于一维无穷长系统扩散问题的讨论110

3.2.5　用扩散的微观机制说明空位浓度与晶体稳定性的关系111

3.2.6　部分离子化合物在不同温度下的扩散机制111

3.2.4　直接换位机制不是扩散的主要机制111

3.2.7　反应扩散（多相扩散）的重点问题讨论112

3.3　解题示范113

3.4　习题训练120

参考答案124

第4章　合金相图126

4.1　要点扫描126

4.1.1　材料的相结构126

4.1.2　相图的基本知识126

4.1.3　二元系相图128

4.1.4　三元系相图129

4.1.5　相图的热力学基础132

4.2.1 固溶体与中间相的区别134

4.2.2　组元是一个单相区吗134

4.2　释疑解惑134

4.2.3　材料成分是相律中的一个自由度吗135

4.2.4　二元相图中的其他转变线135

4.2.5　相图中细节不清处的解读136

4.2.6　直线法则在实际运用中遭遇尴尬137

4.2.7　杠杆定理的本质139

4.2.8　对杠杆定理的几种误解140

4.2.9　学习三元相图的侧重点141

4.2.10　为什么重心法则中的“重心”不是三角形的重心141

4.2.11　重心法则与杠杆定理的一致性141

4.2.12　液相面投影图中发生四相平衡反应的材料成分141

4.2.13　什么是组织142

4.2.14　利用平衡相图分析冷却过程中组织转变的一般方法143

4.3　解题示范144

4.4　习题训练152

参考答案154

第5章 金属与合金的凝固156

5.1　要点扫描156

5.1.1　纯金属的结晶156

5.1.2　固溶体的结晶158

5.1.3　共晶合金的凝固159

5.1.4　凝固组织及其控制160

5.2　释疑解惑160

5.2.1　关于临界晶核及临界形核功与能量起伏160

5.2.2　非均匀临界形核功与体积吉布斯自由能及界面能的关系160

5.2.3 为什么非均匀形核比均匀形核更容易161

5.2.4　正常凝固方程是否适用于k0＞1的固溶体161

5.2.5　稳态凝固液体溶质分布方程是否适用于k0＞1的固溶体162

5.2.6　k0＞1的固溶体成分过冷概念的建立163

5.2.7　成分过冷条件的推导163

5.2.8　如何理解合金的铸造性能与其结晶温度间隔的关系164

5.2.9　铸锭组织形成机制分析165

5.3　解题示范165

5.4　习题训练171

参考答案173

第6章 金属与合金的变形174

6.1　要点扫描174

6.1.1　金属及合金的变形174

6.1.2　滑移系统175

6.1.3　参考方向和参考面的变化178

6.1.4　滑移过程中晶体的转动179

6.1.5 单晶体滑移后的表面形貌182

6.1.6　应变硬化现象183

6.1.7　孪生的微观特征184

6.1.8　孪生的宏观特征186

6.1.9　滑移与孪生的比较187

6.1.10　多晶体塑性变形的一般特点188

6.2　释疑解惑191

6.2.1　从原子间结合力的角度了解弹性变形191

6.2.2　Schmid定律与取向规则的应用191

6.2.3　Zn单晶任意［uvtw］方向在孪生后长度的变化192

6.3　解题示范193

6.4　习题训练200

参考答案202

7.1.1　高分子的合成203

第7章 高分子材料基础203

7.1　要点扫描203

7.1.2　高分子的结构204

7.1.3　高分子的分子运动与热转变206

7.1.4　高分子的力学性能206

7.1.5　高分子的电学性能207

7.2　释疑解惑208

7.2.1 自由基聚合与离子聚合的区别208

7.2.2　高分子链柔顺性的本质209

7.2.3　线型非晶态高分子的力学转变209

7.2.4　橡胶弹性理论211

7.2.5　滞后现象214

7.2.6　脆化温度216

7.2.7 WLF方程的推导217

7.3 解题示范218

7.4 习题训练222

参考答案223

第8章 陶瓷材料基础225

8.1 要点扫描225

8.1.1 陶瓷的晶体结构225

8.1.2 陶瓷晶体的缺陷231

8.1.3 陶瓷材料的制备工艺233

8.1.4 陶瓷材料的力学性能特点234

8.2 释疑解惑234

8.2.1 关于鲍林规则234

8.2.4 关于晶体中缺陷的产生和消失235

8.2.2 关于陶瓷的晶体结构235

8.2.3 硅酸盐的晶体结构235

8.2.5 陶瓷材料烧结的驱动力236

8.2.6 关于陶瓷晶体的变形及陶瓷的硬度236

8.3 解题示范236

8.4 习题训练240

参考答案241

第9章 功能材料基础242

9.1 要点扫描242

9.1.1 原子结构242

9.1.2 固体材料的能带242

9.1.3 金属的电阻244

9.1.4 半导体245

9.1.6 材料的磁性质246

9.1.5 超导体246

9.1.7 材料的热学性质247

9.1.8 材料的光学性质248

9.2 释疑解惑249

9.2.1 原子中电子的排列249

9.2.2 晶体能带理论要点250

9.2.3 自由电子基态（OK）费密能及相关问题251

9.2.4 金属导电的经典电子论要点251

9.2.5 什么是空穴251

9.2.6 施主与受主252

9.2.7 超导二流体模型252

9.2.8 电子轨道磁矩的经典证明253

9.2.9 磁海森堡（Heisenberg）和外斯（Weiss）理论254

9.2.10 材料热容的经典理论255

9.2.11 Fourier热传导定律唯象推导256

9.2.12 激光原理简介257

9.3 解题示范257

9.4 习题训练262

参考答案265

第10章 固态相变266

10.1 要点扫描266

10.1.1 固态相变的特点及分类266

10.1.2 固态相变的形核与长大267

10.1.3 固态相变动力学268

10.1.4 扩散型相变269

10.1.5 非扩散型相变270

10.2 释疑解惑271

10.2.1 缺陷处容易形核的原因271

10.2.2 固态相变时为什么常常首先形成亚稳过渡相271

10.2.3 为什么完全共格脱溶沉淀在长大时有丧失其共格性倾向271

10.2.4 如何理解颗粒粗化过程中的小颗粒溶解和大颗粒长大现象272

10.2.5 什么是调幅分解的共格拐点272

10.2.6 调幅分解与形核长大型脱溶转变的主要区别是什么272

10.2.7 如何从热力学角度理解马氏体相变的无扩散性273

10.3 解题示范274

10.4 习题训练279

参考答案280

参考文献281