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第1章 材料的结构1

1.1 材料的组成1

1.1.1 物质组成1

1.1.2 原子的结构2

1.1.3 原子的电子结构2

1.1.4 元素周期表3

1.2 原子间的键合5

1.2.1 金属键5

1.2.2 离子键6

1.2.3 共价键7

1.2.4 范德瓦耳斯力8

1.2.5 氢键8

1.3 高分子链结构8

1.3.1 近程结构9

1.3.2 远程结构10

1.4 材料的晶体结构10

1.4.1 空间点阵和晶胞10

1.4.2 晶向指数和晶面指数12

1.4.3 三种典型的晶体结构14

1.4.4 晶体的原子堆垛方式和间隙16

1.4.5 多晶型结构18

1.4.6 合金相结构18

1.4.7 离子晶体结构20

1.4.8 硅酸盐的晶体结构22

1.4.9 聚合物的晶体结构23

1.4.10 非晶体结构24

思考与练习24

第2章 金属材料26

2.1 金属材料及其分类26

2.2 金属的晶体结构26

2.2.1 纯金属的晶体结构26

2.2.2 合金的晶体结构28

2.3 金属的晶体缺陷31

2.4 金属及合金的组织33

2.4.1 铁素体33

2.4.2 奥氏体34

2.4.3 渗碳体35

2.4.4 珠光体35

2.4.5 莱氏体36

2.5 金属的结晶过程36

2.5.1 液态金属的结构36

2.5.2 金属的结晶过程37

2.6 常见的金属材料39

2.6.1 钢铁39

2.6.2 铝合金42

2.6.3 钛合金42

2.6.4 镁合金44

思考与练习46

第3章 高分子材料47

3.1 基本概念47

3.1.1 概述47

3.1.2 发展史47

3.1.3 高分子的定义49

3.1.4 高分子的特点49

3.1.5 高分子的命名50

3.1.6 高分子的分类51

3.2 结构52

3.2.1 高分子的结构概述52

3.2.2 高分子链的近程结构——一级结构53

3.2.3 高分子链的远程结构——二级结构55

3.2.4 高分子的凝聚态结构——三级结构56

3.2.5 高分子的相态结构——四级结构57

3.3 塑料、橡胶与纤维58

3.3.1 塑料的基本概念58

3.3.2 橡胶的基本概念61

3.3.3 纤维的基本概念64

3.4 涂料与胶黏剂67

3.4.1 涂料的基本概念67

3.4.2 胶黏剂的基本概念69

3.5 高分子复合材料71

3.5.1 基本概念71

3.5.2 基体相72

3.5.3 增强相73

3.5.4 制备方法75

3.6 功能高分子材料77

3.6.1 光电高分子材料77

3.6.2 电活性高分子79

3.6.3 其他功能高分子80

思考与练习84

第4章 无机非金属材料85

4.1 概述85

4.2 陶瓷87

4.2.1 陶瓷的概念87

4.2.2 陶瓷的发展89

4.3 玻璃89

4.3.1 玻璃的概念和发展89

4.3.2 玻璃的组成与性质91

4.4 水泥93

4.4.1 水泥的概念和发展93

4.4.2 水泥的水化和硬化93

4.5 耐火材料96

4.5.1 硅质耐火材料97

4.5.2 镁质耐火材料98

4.5.3 硅酸铝质耐火材料98

4.5.4 碳质耐火材料100

4.5.5 不定形耐火材料100

4.5.6 轻质耐火材料101

思考与练习101

第5章 材料的成型与加工技术102

5.1 金属材料的成形技术102

5.1.1 铸造成形102

5.1.2 塑性成形112

5.1.3 粉末冶金成形124

5.1.4 其他成形技术124

5.2 高分子材料的成型125

5.2.1 压制成型125

5.2.2 挤出成型128

5.2.3 注射成型130

5.2.4 压延成型132

5.3 无机材料的制备与成型133

5.3.1 水泥制备133

5.3.2 玻璃成型134

5.3.3 陶瓷成型137

5.3.4 耐火材料制备139

思考与练习140

第6章 材料焊接技术141

6.1 概述141

6.1.1 焊接技术的发展141

6.1.2 焊接技术的简介142

6.1.3 常见的焊接技术及特点143

6.1.4 焊接技术的发展趋势152

6.2 焊接方式152

6.2.1 合金结构钢焊接152

6.2.2 不锈钢及耐热钢焊接153

6.2.3 有色金属的焊接154

6.2.4 铸铁焊接155

6.3 焊接冶金原理156

6.3.1 焊接热过程156

6.3.2 焊接化学冶金158

6.4 焊接质量检测159

思考与练习160

第7章 功能材料161

7.1 概述161

7.2 光学材料161

7.2.1 概述161

7.2.2 激光材料162

7.2.3 电光材料163

7.2.4 声光材料164

7.2.5 磁光材料165

7.2.6 光纤材料166

7.3 磁性材料168

7.3.1 磁学基本原理168

7.3.2 磁性材料的分类169

7.3.3 典型的磁性材料170

7.4 电性材料172

7.4.1 导体材料173

7.4.2 电阻材料174

7.4.3 超导材料175

7.5 非晶合金178

7.5.1 非晶合金的特点179

7.5.2 非晶合金的制备180

7.5.3 非晶合金的应用181

7.6 精细功能陶瓷材料182

7.6.1 电功能陶瓷183

7.6.2 其他功能陶瓷186

7.7 形状记忆合金190

7.7.1 形状记忆合金的原理190

7.7.2 形状记忆合金的特性191

7.7.3 形状记忆合金材料及其应用192

7.8 储氢合金193

7.8.1 储氢材料193

7.8.2 储氢的原理194

7.8.3 储氢材料的应用194

思考与练习195

第8章 新能源材料197

8.1 太阳能材料197

8.1.1 硅材料198

8.1.2 多元化合物材料198

8.1.3 有机聚合物材料199

8.1.4 染料敏化太阳能电池材料200

8.2 锂离子电池材料200

8.2.1 锂离子电池工作原理200

8.2.2 锂离子电池正极材料201

8.2.3 锂离子电池负极材料203

8.2.4 锂离子电池电解质204

8.2.5 锂离子电池隔膜材料205

8.3 超级电容器材料205

8.3.1 超级电容器发展历史205

8.3.2 超级电容器分类206

8.3.3 超级电容器电极材料207

8.3.4 超级电容器电解质208

8.4 储氢材料209

8.4.1 机械式储氢210

8.4.2 物理吸附储氢210

8.4.3 化学储氢211

思考与练习214

第9章 纳米材料215

9.1 概念215

9.2 制备218

9.2.1 物理制备方法218

9.2.2 化学制备方法221

9.3 表征226

9.3.1 成分分析227

9.3.2 粒度分析227

9.3.3 结构分析228

9.3.4 形貌分析229

9.4 特性230

9.4.1 纳米效应230

9.4.2 力学性能231

9.4.3 热学性能232

9.4.4 光学性能232

9.4.5 电学性能233

9.4.6 动力学特性234

9.4.7 催化性能234

9.4.8 生物性能235

9.5 应用235

9.5.1 纳米电子应用236

9.5.2 微纳机电系统237

9.5.3 纳米传感器237

9.5.4 纳米催化剂238

思考与练习238

第10章 生物材料239

10.1 金属生物材料240

10.1.1 通用金属生物材料240

10.1.2 形状记忆金属材料242

10.1.3 金属生物材料的表面改性244

10.2 高分子生物材料246

10.2.1 不接触体液的高分子生物材料246

10.2.2 长期接触体液的高分子生物材料247

10.2.3 短期接触体液的高分子生物材料254

10.3 无机生物材料259

10.3.1 惰性陶瓷生物材料259

10.3.2 活性陶瓷生物材料261

思考与练习262

参考文献263