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材料物理性能(第三版)

作者:吳其勝
出版社:華東理工大學(xué)出版社出版時間:2023-05-01
開本: 16開 頁數(shù): 296
本類榜單:教材銷量榜
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材料物理性能(第三版) 版權(quán)信息

材料物理性能(第三版) 本書特色

材料科學(xué)是關(guān)于利用初級物質(zhì)構(gòu)造具有一定功能和使用價值的新物質(zhì)的科學(xué),主要內(nèi)容是研究關(guān)于成分、合成加工、組織結(jié)構(gòu)與材料性能四者之間的相互關(guān)系,其任務(wù)是采用科學(xué)和經(jīng)濟的方法,設(shè)計、合成、制備出具有優(yōu)異使用性能的材料。粗略統(tǒng)計,在數(shù)十萬種龐大的材料家族中,95%以上是通過各種手段人工合成或改性過的再制品。按使用性能大體可分為以利用其強度、剛度等力學(xué)性能為主的結(jié)構(gòu)材料和以利用物理、化學(xué)、生物效應(yīng)為主的功能材料兩大類。進入21世紀(jì)以來,材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)生了巨大的變革。人們可以利用基礎(chǔ)科學(xué)和信息技術(shù)提供的知識和工具,在物質(zhì)結(jié)構(gòu)更深的層次上,重新認(rèn)識傳統(tǒng)材料中的某些重大科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù),更精確地設(shè)計、合成新材料;更準(zhǔn)確地控制、預(yù)測其性能,材料科學(xué)與技術(shù)必將步入前所未有的歷史發(fā)展新階段。全球至今尚未出現(xiàn)貫穿從基礎(chǔ)理論、高科技到產(chǎn)業(yè)化過程的知識體系。因此理解和掌握金屬、陶瓷和高分子材料中的共性科學(xué)規(guī)律、構(gòu)成新的知識系統(tǒng),是搶占全球制高點的新挑戰(zhàn)。材料在不同的條件下具有獨特的力、電、磁、熱、光、聲等功能,涉及不同層次的組織演化與性能之間的關(guān)系。這些關(guān)系是材料技術(shù)科學(xué)的主線和核心,是材料與器件功能多樣性的基礎(chǔ),是各種材料設(shè)計與制備的共同基礎(chǔ),是創(chuàng)新材料制造科學(xué)體系的基礎(chǔ)。

材料物理性能(第三版) 內(nèi)容簡介

本書以無機材料的物理性能為主要研究對象,并適當(dāng)延伸至聚合物等材料,介紹了材料的力、熱、光、電、磁的功能轉(zhuǎn)換性能及其發(fā)展,材料各種性能的重要原理及微觀機制,材料成分、組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及主要制約規(guī)律;闡述了溫度、壓力、電場、磁場、化學(xué)介質(zhì)、力場等環(huán)境條件下材料物理性能的穩(wěn)定性及其變化過程;介紹了與物理性能相關(guān)的特殊材料,并重點介紹了現(xiàn)代功能材料。本書可作為高等院校,尤其是應(yīng)用型本科院校的無機非金屬材料、金屬材料、高分子材料與工程和材料物理、材料化學(xué)等專業(yè)的教材,也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

材料物理性能(第三版) 目錄

緒論 1
1 材料的力學(xué)性能 6
本章內(nèi)容提要 6
1.1 應(yīng)力及應(yīng)變 7
1.1.1 應(yīng)力 7
1.1.2 應(yīng)變 8
1.2 彈性形變 11
1.2.1 胡克定律 11
1.2.2 彈性形變的機理 12
1.2.3 彈性模量的影響因素 13
1.2.4 無機材料的彈性模量 15
1.2.5 復(fù)相的彈性模量 16
1.3 材料的塑性形變 18
1.3.1 晶體滑移 19
1.3.2 塑性形變的位錯運動理論 20
1.3.3 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 23
1.4 滯彈性和內(nèi)耗 24
1.4.1 黏彈性和滯彈性 24
1.4.2 應(yīng)變松弛和應(yīng)力松弛 24
1.4.3 松弛時間 25
1.4.4 無弛豫模量與弛豫模量 27
1.4.5 模量虧損 27
1.4.6 材料的內(nèi)耗 28
1.5 材料的高溫蠕變 28
1.5.1 蠕變曲線 28
1.5.2 蠕變機理 29
1.5.3 影響蠕變的因素 31
1.6 材料的斷裂強度 33
1.6.1 理論斷裂強度 34
1.6.2。桑睿纾欤椋罄碚 35
1.6.3。牵颍椋妫妫椋簦栉⒘鸭y理論 36
1.6.4。希颍铮鳎幔罾碚 37
1.7 材料的斷裂韌性 37
1.7.1 裂紋擴展方式 37
1.7.2 裂紋尖端應(yīng)力場分析 38
1.7.3 幾何形狀因子 38
1.7.4 斷裂韌性 39
1.7.5 裂紋擴展的動力與阻力 40
1.8 裂紋的起源與擴展 40
1.8.1 裂紋的起源 40
1.8.2 裂紋的快速擴展 41
1.8.3 影響裂紋擴展的因素 42
1.9 材料的疲勞 42
1.9.1 應(yīng)力腐蝕理論 43
1.9.2 高溫下裂紋尖端的應(yīng)力空腔作用 43
1.9.3 亞臨界裂紋生長速率與應(yīng)力場強度因子的關(guān)系 44
1.9.4 根據(jù)亞臨界裂紋擴展預(yù)測材料壽命 44
1.9.5 蠕變斷裂 45
1.10 顯微結(jié)構(gòu)對材料脆性斷裂的影響 45
1.10.1 晶粒尺寸 46
1.10.2 氣孔的影響 47
1.11 提高材料強度及改善脆性的途徑 48
1.11.1 金屬材料的強化 48
1.11.2 陶瓷材料的強化 51
1.12 材料的摩擦及磨損 55
1.12.1 摩擦 55
1.12.2 摩擦的機理 56
1.12.3 磨損 56
1.12.4 磨損試驗 57
1.12.5 耐磨性 58
1.13 復(fù)合材料及其力學(xué)性能 58
1.13.1 復(fù)合材料的分類 58
1.13.2 連續(xù)纖維單向強化復(fù)合材料的強度 60
1.13.3 短纖維單向強化復(fù)合材料 62
1.13.4 碳纖維復(fù)合材料 63
1.13.5 碳纖維的結(jié)構(gòu)與分類 64
1.13.6 碳纖維復(fù)合材料工藝 64
1.13.7 碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用 65
1.14 材料的硬度 66
1.14.1 硬度的表示方法 66
1.14.2 硬度的測量 67
1.15 高分子材料的力學(xué)性能 69
1.15.1 低強度和較高的比強度 69
1.15.2 高彈性和黏彈性 69
1.15.3 高耐磨性 70
1.15.4 相對分子質(zhì)量依賴性 70
1.16 多孔陶瓷材料及其性能 70
1.16.1 多孔陶瓷孔隙的形成 71
1.16.2 多孔陶瓷材料制備技術(shù) 72
1.16.3 多孔陶瓷材料性能 73
1.17 水泥混凝土的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能 75
1.17.1 混凝土孔結(jié)構(gòu)的分類 75
1.17.2 混凝土強度與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系 76
1.17.3 混凝土水化產(chǎn)物及其影響 76
習(xí)題 77
2 材料的熱學(xué)性能 80
本章內(nèi)容提要 80
2.1 熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ) 80
2.2 材料的熱容 82
2.2.1 熱容的基本概念 82
2.2.2 晶態(tài)固體熱容的有關(guān)定律 83
2.2.3 材料的熱容及其影響因素 85
2.3 材料的熱膨脹 90
2.3.1 熱膨脹的概念及其表示方法 90
2.3.2 固體材料的熱膨脹機理 91
2.3.3 熱膨脹和其他性能的關(guān)系 92
2.3.4 多晶體和復(fù)合材料的熱膨脹 94
2.3.5 陶瓷制品表面釉層的熱膨脹系數(shù) 98
2.3.6 高分子材料的熱膨脹 99
2.4 材料的熱傳導(dǎo) 100
2.4.1 固體材料熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律 100
2.4.2 固體材料熱傳導(dǎo)的微觀機理 101
2.4.3 影響熱導(dǎo)率的因素 104
2.4.4 某些無機材料實測的熱導(dǎo)率 110
2.4.5 高分子材料的熱導(dǎo)率 111
2.5 材料的熱穩(wěn)定性 112
2.5.1 熱穩(wěn)定性的表示方法 112
2.5.2 熱應(yīng)力 112
2.5.3 抗熱沖擊斷裂性能 114
2.5.4 抗熱沖擊損傷性能 118
2.5.5 提高抗熱震性的措施 119
2.6 高分子材料的耐熱性和熱穩(wěn)定性 120
2.6.1 耐熱性和熱穩(wěn)定性的基本要求及評價 120
2.6.2 提高高分子材料耐熱性和熱穩(wěn)定性的途徑 121
習(xí)題 121
3 材料的光學(xué)性能 123
本章內(nèi)容提要 123
3.1 光傳播的基本性質(zhì) 123
3.1.1 光的波粒二象性 123
3.1.2 光與固體的相互作用 125
3.2 光的反射和折射 126
3.2.1 反射定律和折射定律 126
3.2.2 材料的反射系數(shù)及其影響因素 127
3.2.3 光的全反射 128
3.2.4 影響材料折射率的因素 128
3.2.5 晶體的雙折射 129
3.3 材料對光的吸收和色散 131
3.3.1 吸收系數(shù)與吸收率 131
3.3.2 光的吸收與波長的關(guān)系 132
3.3.3 光的色散 135
3.4 光的散射 136
3.4.1 散射的一般規(guī)律 136
3.4.2 彈性散射 137
3.4.3 非彈性散射 137
3.5 材料的不透明性與半透明性 138
3.5.1 材料的不透明性 138
3.5.2 材料的乳濁性 140
3.5.3 材料的半透明性 141
3.5.4 材料的顏色 142
3.5.5 材料的著色 143
3.6 電光效應(yīng)、光折變效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng) 144
3.6.1 電光效應(yīng)及電光晶體 144
3.6.2 光折變效應(yīng) 147
3.6.3 非線性光學(xué)效應(yīng) 149
3.7 光的傳輸與光纖材料 150
3.7.1 光纖發(fā)展概況和基本特征 150
3.7.2 光纖材料的制備 151
3.7.3 光纖的應(yīng)用 152
3.8 材料的發(fā)光 153
3.8.1 激勵方式 153
3.8.2 材料發(fā)光的特性 154
3.9 固體激光器材料及其應(yīng)用 155
習(xí)題 158
4 材料的電導(dǎo)性能 159
本章內(nèi)容提要 159
4.1 電導(dǎo)的物理現(xiàn)象 159
4.1.1 電導(dǎo)率與電阻率 159
4.1.2 電導(dǎo)的物理特性 160
4.2 離子電導(dǎo) 161
4.2.1 載流子濃度 161
4.2.2 離子遷移率 162
4.2.3 離子電導(dǎo)率 163
4.2.4 離子電導(dǎo)率的影響因素 166
4.2.5 固體電解質(zhì)ZrO2 167
4.3 電子電導(dǎo) 168
4.3.1 電子遷移率 168
4.3.2 載流子濃度 169
4.3.3 電子電導(dǎo)率 171
4.3.4 電子電導(dǎo)率的影響因素 173
4.4 金屬材料的電導(dǎo) 176
4.4.1 金屬電導(dǎo)率 176
4.4.2 電阻率與溫度的關(guān)系 177
4.4.3 電阻率與壓力的關(guān)系 179
4.4.4 冷加工和缺陷對電阻率的影響 180
4.4.5 電阻率的各向異性 182
4.4.6 固溶體的電阻率 183
4.5 無機非金屬固體材料的電導(dǎo) 186
4.5.1 玻璃態(tài)電導(dǎo) 186
4.5.2 多晶多相固體材料的電導(dǎo) 188
4.5.3 次級現(xiàn)象 190
4.5.4 固體材料電導(dǎo)混合法則 191
4.6 高分子材料的電導(dǎo) 191
4.7 半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng) 192
4.7.1 晶界效應(yīng) 192
4.7.2 表面效應(yīng) 195
4.7.3 塞貝克效應(yīng) 197
4.7.4 p n結(jié) 198
4.8 超導(dǎo)體 200
4.8.1 概述 200
4.8.2 約瑟夫遜效應(yīng) 201
4.8.3 超導(dǎo)體的分類 202
4.8.4 超導(dǎo)體的應(yīng)用 203
習(xí)題 203
5 材料的磁學(xué)性能 206
本章內(nèi)容提要 206
5.1 基本磁學(xué)性能 206
5.1.1 磁學(xué)基本量 206
5.1.2 物質(zhì)的磁性分類 208
5.2 抗磁性和順磁性 209
5.2.1 原子本征磁矩 209
5.2.2 抗磁性 214
5.2.3 物質(zhì)的順磁性 215
5.2.4 金屬的抗磁性與順磁性 217
5.2.5 影響金屬抗、順磁性的因素 217
5.3 鐵磁性與反鐵磁性 219
5.3.1 鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化 219
5.3.2 反鐵磁性和亞鐵磁性 220
5.3.3 磁疇 221
5.3.4 磁化曲線和磁滯回線 222
5.3.5 磁致伸縮與磁阻效應(yīng) 225
5.4 磁性材料的動態(tài)特性 226
5.4.1 交流磁化過程與交流回線 227
5.4.2 磁滯損耗和趨膚效應(yīng) 228
5.4.3 磁后效和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率 229
5.4.4 磁導(dǎo)率減落及磁共振損耗 231
5.5 磁性材料及其應(yīng)用 232
5.5.1 軟磁材料 233
5.5.2 硬磁材料 235
5.5.3 磁信息存儲材料 237
5.5.4 納米磁性材料 239
習(xí)題 240
6 材料的功能轉(zhuǎn)換性能 242
本章內(nèi)容提要 242
6.1 介質(zhì)的極化與損耗 242
6.1.1 介質(zhì)極化相關(guān)物理量 242
6.1.2 極化類型 244
6.1.3 宏觀極化強度與微觀極化率的關(guān)系 248
6.1.4 介質(zhì)損耗分析 249
6.1.5 材料的介質(zhì)損耗 253
6.1.6 降低材料介質(zhì)損耗的方法 256
6.2 介電強度 256
6.2.1 介電強度的定義 256
6.2.2 固體電介質(zhì)的擊穿 257
6.2.3 影響材料擊穿強度的因素 259
6.3 壓電性能 261
6.3.1 壓電效應(yīng)及其逆效應(yīng) 261
6.3.2 壓電元件的主要表征參數(shù) 263
6.3.3 壓電陶瓷的預(yù)極化 265
6.3.4 壓電陶瓷的穩(wěn)定性 266
6.3.5 壓電材料的研究進程 266
6.3.6 壓電材料及其應(yīng)用 267
6.4 熱釋電性能 271
6.4.1 熱釋電效應(yīng)及其逆效應(yīng) 271
6.4.2 熱釋電材料的表征參數(shù) 272
6.4.3 熱釋電材料 273
6.4.4 熱釋電材料的應(yīng)用 275
6.5 鐵電性 275
6.5.1 鐵電性的概念 275
6.5.2 鐵電體的自發(fā)極化 277
6.5.3 鐵電體的性能及其應(yīng)用 279
6.5.4 鐵電體的分類 281
6.5.5 反鐵電體 282
6.5.6 鐵電性、壓電性、熱釋電性之間的關(guān)系 283
6.6 熱電性能 283
6.6.1 熱電效應(yīng) 283
6.6.2 熱電優(yōu)值 285
6.6.3 提高熱電材料性能的方法 286
6.6.4 熱電材料 287
6.7 光電性能 290
6.7.1 光電效應(yīng) 290
6.7.2 光電材料及其應(yīng)用 293
習(xí)題 294
參考文獻(xiàn) 296

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