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1　结晶学基础1

1.1 晶体的基本概念与性质1

1.1.1 晶体的基本概念1

1.1.2 晶体的基本性质2

1.2　晶体的宏观对称性3

1.2.1　对称的概念3

1.2.2 晶体的宏观对称操作与对称要素3

1.2.3　对称型与点群4

1.2.4 晶体的对称分类5

1.3　布拉维点阵与晶胞6

1.3.1 单位平行六面体的选取6

1.3.2 十四种布拉维点阵（Bravais Lattice）7

1.3.3 晶胞9

1.4　点阵几何元素的表示法9

1.4.1 空间点阵中坐标系的选取9

1.4.2 结点位置的表示10

1.4.3 晶面指数（晶面的表示法）11

1.4.4 晶向符号12

1.4.5 晶面与晶向的关系、晶带轴定理13

习题与思考题15

2　晶体结构16

2.1　晶体化学基本原理16

2.1.1 晶体中的化学键16

2.1.2　原子半径与离子半径18

2.1.3　球体紧密堆积原理18

2.1.4　配位数与配位多面体21

2.1.5 离子的极化22

2.1.6　鲍林规则23

2.2　单质晶体结构26

2.2.1 典型金属的晶体结构26

2.2.2 多晶型性28

2.2.3 非金属元素单质的晶体结构29

2.3　典型无机化合物的晶体结构类型31

2.3.1 AX型无机化合物晶体结构31

2.3.2 AX2型无机化合物晶体结构35

2.3.3 A2X3型无机化合物晶体结构36

2.3.4　ABO3型无机化合物的晶体结构37

2.3.5 AB2O4型无机化合物（尖晶石）的晶体结构39

2.4　硅酸盐晶体结构41

2.4.1 硅酸盐晶体的共同特点41

2.4.2 岛状结构硅酸盐晶体41

2.4.3 组群状结构硅酸盐晶体43

2.4.4　链状结构硅酸盐晶体44

2.4.5 层状结构硅酸盐晶体46

2.4.6　架状结构硅酸盐晶体47

习题与思考题52

3　晶体结构缺陷53

3.1　点缺陷53

3.1.1 点缺陷的分类53

3.1.2 点缺陷的符号表示方法55

3.1.3 热缺陷浓度的计算57

3.1.4 点缺陷的化学平衡58

3.2　固溶体59

3.2.1 概述59

3.2.2 固溶体的分类60

3.2.3 置换型固溶体61

3.2.4 组分缺陷62

3.2.5　填隙型固溶体63

3.2.6　形成固溶体后对晶体性质的影响63

3.3　非化学计量化合物64

3.3.1 阴离子缺位型64

3.3.2 阳离子填隙型65

3.3.3 阴离子填隙型66

3.3.4 阳离子缺位型67

3.3.5 非化学计量化合物的性质68

3.4　位错68

3.4.1　位错的概念68

3.4.2 完整晶体的塑性变形方式68

3.4.3　位错的基本类型69

3.4.4　位错的伯格斯矢量72

3.4.5　位错的运动73

3.4.6　位错的能量76

3.5　面缺陷76

3.5.1 晶界77

3.5.2 堆积层错79

3.5.3 反映孪晶面80

习题与思考题80

4　熔融体与玻璃体的结构与性质82

4.1　熔体的结构与性质82

4.1.1 对熔体结构的一般认识82

4.1.2　硅酸盐熔体结构83

4.2　熔体的性质85

4.2.1　熔体的黏度85

4.2.2　熔体的表面张力与表面能89

4.3　玻璃的形成90

4.3.1 玻璃的通性90

4.3.2　玻璃形成的方法与物质92

4.3.3 形成玻璃的条件94

4.4　玻璃结构学说100

4.4.1 晶子学说100

4.4.2 无规则网络学说102

4.4.3 两大学说的比较与发展105

4.5　常见玻璃类型106

4.5.1　硅酸盐玻璃106

4.5.2　硼酸盐玻璃108

4.5.3　磷酸盐玻璃110

4.5.4　锗酸盐玻璃111

习题与思考题111

5　固体的表面与界面113

5.1 固体的表面及其结构113

5.1.1 固体的表面特征113

5.1.2 固体的表面类型114

5.1.3 固体的表面结构116

5.1.4 固体的表面能118

5.2　固体的界面行为119

5.2.1 弯曲表面效应120

5.2.2 润湿与黏附122

5.2.3 吸附与表面改性125

5.3　固体的界面127

5.3.1 晶界127

5.3.2 多晶体的晶界构形128

5.3.3 晶界应力129

5.4　黏土-水系统胶体化学131

5.4.1 黏土的荷电性131

5.4.2 黏土的离子吸附与交换133

5.4.3 黏土胶体的电动性质134

5.4.4　黏土-水系统的胶体性质137

5.4.5　瘠性料的悬浮与塑化141

习题与思考题143

6　材料系统中的相平衡与相图145

6.1　相平衡及其研究方法145

6.1.1 相平衡的基本概念145

6.1.2　材料系统中的吉布斯相律（Gibbs Phase Rule）148

6.1.3　相平衡的研究方法149

6.2　单元系统相图150

6.2.1 水的单元系统相图150

6.2.2 具有同质多晶转变的单元系统相图151

6.2.3 具有可逆（双向的）与不可逆（单向的）的多晶转变的相图152

6.2.4　单元系统专业相图153

6.3　二元系统相图156

6.3.1 二元系统相图的表示方法及杠杆规则156

6.3.2　二元系统相图的基本类型157

6.3.3 二元系统专业相图166

6.4　三元系统相图171

6.4.1 三元系统组成表示方法171

6.4.2　浓度三角形的性质172

6.4.3 三元系统相图的构成要素174

6.4.4　判读三元系统相图的几条重要规则177

6.4.5 三元系统相图的基本类型179

6.4.6 三元系统专业相图192

6.5　四元系统201

6.5.1 四元系统组成的表示方法202

6.5.2　浓度四面体的性质202

6.5.3 具有一个低共熔点的四元系统相图203

6.5.4 生成化合物的四元系统相图204

习题与思考题212

7　材料中的扩散216

7.1　菲克扩散定律216

7.1.1 固体材料中质点扩散的特点216

7.1.2　菲克第一定律217

7.1.3　菲克第二定律217

7.1.4 菲克定律的应用218

7.2　扩散系数与扩散推动力222

7.2.1 扩散系数的物理意义222

7.2.2　扩散过程的推动力223

7.3　扩散的微观机制225

7.3.1 空位扩散机制225

7.3.2 间隙扩散机制226

7.3.3 杂质离子固溶引起的空位扩散226

7.3.4 非化学计量氧化物中的扩散227

7.4　影响扩散系数的因素229

7.4.1 扩散系数的内在影响因素229

7.4.2　扩散系数的外在影响因素230

习题与思考题232

8　材料中的固相反应234

8.1　固相反应概述234

8.1.1 固相反应特征234

8.1.2 固相反应分类235

8.2　固相反应机理235

8.2.1 相界面上化学反应机理235

8.2.2 相界面上反应与离子扩散的关系236

8.3　固相反应动力学237

8.3.1 固相反应的一般动力学关系237

8.3.2 由化学反应所控制的动力学关系239

8.3.3 由扩散所控制的动力学关系241

8.3.4 由升华速率控制的动力学关系246

8.3.5 反应条件改变对动力学控制过程的影响246

8.3.6　过渡范围247

8.4　影响固相反应的因素247

8.4.1 反应物化学组成的影响247

8.4.2　反应物颗粒尺寸及均匀性的影响248

8.4.3 反应温度的影响249

8.4.4 压力和气氛的影响250

8.4.5 反应物活性的影响250

8.5　材料系统中的热力学251

8.5.1 热力学应用计算方法251

8.5.2　材料系统中热力学应用举例256

习题与思考题266

9　材料中的相变269

9.1　相变的分类269

9.1.1 按热力学分类269

9.1.2　按相变方式分类271

9.1.3　按质点迁移特征分类271

9.2　液相-固相的转变——成核生长相变271

9.2.1 相变的条件272

9.2.2 晶核形成过程273

9.2.3 晶体生长速率277

9.2.4 总的结晶速率278

9.2.5　析晶过程280

9.2.6 影响析晶能力的因素281

9.2.7　微晶玻璃相变282

9.3　固相-固相转变283

9.3.1 固态相变的特点283

9.3.2 同质多晶转变284

9.3.3 马氏体转变284

9.3.4　有序无序转变287

9.4　液相-液相的转变287

9.4.1 液相的不混溶性（玻璃的分相）288

9.4.2　分相的本质289

9.4.3 分相对玻璃性质的影响291

习题与思考题292

10　材料的烧结293

10.1　烧结概述293

10.1.1 烧结过程293

10.1.2　与烧结有关的一些概念294

10.1.3　烧结分类295

10.2　烧结机理295

10.2.1 烧结推动力295

10.2.2 烧结机理297

10.3　固相烧结动力学301

10.3.1 烧结模型301

10.3.2 烧结初期特征和动力学303

10.3.3 烧结中期动力学关系307

10.3.4 烧结后期动力学关系307

10.4　液相烧结动力学关系308

10.4.1 液相烧结的特点308

10.4.2 溶解沉淀传质过程动力学关系309

10.4.3 黏性或塑性流动传质烧结的动力学关系312

10.4.4　各种烧结传质机理分析比较313

10.5　晶粒生长与二次再结晶314

10.5.1 晶粒生长315

10.5.2 二次再结晶318

10.6　影响烧结的因素320

10.6.1 原始粉料的粒度320

10.6.2 原料种类、烧结温度与保温时间320

10.6.3 物料活性321

10.6.4 外加剂的作用322

10.6.5　烧结气氛323

10.6.6　成型压力323

10.7　特种烧结方法324

10.7.1 热压烧结（Hot Pressing Sintering）324

10.7.2 高温等静压烧结（High Isostatic Pressing Sintering,HIP）325

10.7.3 放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering,SPS）327

10.7.4　微波烧结（Microwave Sintering）328

10.7.5　反应烧结（Reactive Sintering）329

习题与思考题329

附录331

附录Ⅰ 有效离子半径331

附录Ⅱ　单位换算和基本物理常数335

附录Ⅲ 国际单位制中基本常数的值336

参考文献337