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第一章 晶体结构及晶体中的缺陷1

1.1 空间点阵和布喇菲胞1

1.2 晶体的宏观对称性3

1.2.1 对称性3

1.2.2 晶体的宏观对称元素与晶体学点群3

1.2.3 32种晶体学点群5

1.2.4 晶系6

1.3 晶体的微观对称性7

1.3.1 微观对称元素7

1.3.2 230种空间群10

1.4 晶体的物理性质与对称性10

1.5.1 位错基本概念和性质11

1.5 晶体中的位错11

1.5.2 晶体的滑移体系12

1.5.3 堆垛层错和不全位错13

1.6 晶界13

1.6.1 概述13

1.6.2 小角晶界14

1.6.3 大角晶界18

1.6.4 晶界的性质21

参考文献25

第二章 原子结构和晶体的结合力27

2.1 原子结构27

2.1.1 概况27

2.1.2 单电子原子28

2.1.3 多电子原子29

2.1.4 晶体的结合力30

2.2 离子键31

2.2.1 电负性31

2.2.2 离子键的特征和结构类型32

2.2.3 离子半径34

2.2.4 点阵能36

2.2.5 离子的极化37

2.2.6 离子晶体的性能38

2.3 共价键39

2.3.1 结构特征39

2.3.2 共价晶体的主要结构类型40

2.4.1 基本特征41

2.4 金属键41

2.3.3 共价键的性质41

2.4.2 典型金属结构42

2.4.3 泡林关系43

2.4.4 金属晶体的性能44

2.5 分子键45

2.5.1 范德瓦尔斯力45

2.5.2 原子的范德瓦尔斯半径45

2.5.3 分子键晶体的性质46

2.6 氢键46

2.7 混合键47

参考文献48

3.1 能带理论50

3.1.1 原子、分子及晶体的能谱50

第三章 材料的输运性质50

3.1.2 导体、半导体和绝缘体52

3.2 半导体53

3.2.1 半导体材料53

3.2.2 半导体掺杂54

3.2.3 非晶半导体55

3.3 磁阻效应56

3.3.1 材料的磁性56

3.3.2 磁场对电阻的影响57

3.3.3 巨磁阻效应57

3.4 超导电性60

3.4.1 超导体的一般特征60

3.4.2 超导体62

3.4.3 高温超导体63

3.4.4 超导材料的应用65

3.5 快离子导体66

参考文献68

第四章 马氏体相变与形状记忆合金70

4.1 马氏体相变70

4.1.1 扩散与相变70

4.1.2 马氏体相变的一般特征71

4.2 热弹性马氏体相变72

4.2.1 非热弹性马氏体相变73

4.2.2 热弹性马氏体相变73

4.2.3 热弹性马氏体相变的晶体学特征73

4.3.1 形状记忆效应76

4.3 形状记忆合金76

4.3.2 应力诱发马氏体相变及赝弹性78

4.4 TiNi 合金80

4.4.1 TiNi 合金的结构和相变80

4.4.2 TiNi 合金相变的影响因素81

4.5 铜基合金84

4.5.1 铜基合金的种类84

4.5.2 铜基合金的相变84

4.5.3 Cu 基记忆合金的特点84

4.6 形状记忆合金的应用85

4.6.1 单程形状记忆合金的应用86

4.6.2 双程记忆合金的应用86

4.6.3 形状记忆合金在医学上的应用86

参考文献87

4.6.4 形状记忆合金薄膜87

第五章 贮氢材料88

5.1 贮氢材料的种类和结构88

5.1.1 LaNi5的结构88

5.1.2 TiFe(AB 型)89

5.1.3 AB2型合金89

5.2 贮氢材料基本原理90

5.2.1 金属-氢系的相平衡90

5.2.2 金属氢化物的热力学91

5.2.3 贮氢合金的组成91

5.2.4 合金状态的影响92

5.2.5 晶粒大小的影响92

5.3.2 AB 型合金93

5.3 贮氢合金的特性93

5.3.1 AB5型贮氢合金93

5.3.3 AB2型合金94

5.4 贮氢材料的应用95

5.4.1 氢的存贮和运输96

5.4.2 Ni/MH 电池96

5.4.3 氢的分离、回收96

5.4.4 氢的同位素分离97

5.4.5 氢的压缩97

5.4.6 金属氢化物热泵97

5.4.7 泡沫铝的制备97

参考文献98

6.1.1 团簇的结构及其稳定性99

6.1 团簇99

第六章 团簇及纳米材料99

6.1.2 团簇的性质101

6.2 C60及有关结构103

6.2.1 C60的结构103

6.2.2 C60的性质104

6.2.3 C60固体105

6.2.4 碳纳米管和布基葱105

6.3 纳米材料106

6.3.1 纳米材料的制备106

6.3.2 纳米材料的结构110

6.4 纳米材料的性能111

6.4.1 力学性能111

6.4.2 物理性能114

6.4.3 化学性能116

参考文献117

第七章 非晶态合金120

7.1 非晶态合金的形成120

7.1.1 一般特点120

7.1.2 液态金属的凝固与非晶态转变121

7.1.3 非晶态合金的分类122

7.1.4 大体积非晶态合金123

7.2 影响非晶态合金形成的因素124

7.3 非晶态合金的结构125

7.3.1 短程有序125

7.3.2 径向分布函数(RDF)126

7.4 非晶态合金的结构模型128

7.4.1 微晶模型129

7.4.2 随机密堆硬球模型129

7.4.3 无规堆积模型130

7.5 非晶态合金的性质131

7.5.1 结构的稳定性131

7.5.2 力学性能133

7.5.3 非晶态合金的腐蚀特性135

7.5.4 非晶态合金的输运性质136

7.5.5 磁学性质137

参考文献137

第八章 准晶140

8.1.2 彭罗斯图141

8.1.1 一维准周期序141

8.1 准晶结构模型141

8.1.3 准晶的结构模型142

8.2 三维准晶143

8.3 二维准晶145

8.4 准晶的形成146

8.5 准晶的性能147

参考文献148

第九章 材料的力学性质150

9.1 弹性150

9.1.1 材料的弹性150

9.1.2 多晶材料的弹性153

9.2.1 材料的硬度154

9.2 硬度154

9.2.2 超硬材料155

9.3 位错对材料力学性能的影响157

9.3.1 位错与溶质原子的相互作用158

9.3.2 霍耳-皮奇关系159

9.3.3 合金强化机理161

参考文献163

第十章 材料的介电性能164

10.1 电介质基本概念164

10.1.1 电介质164

10.1.2 极化164

10.1.4 介电弛豫165

10.1.5 介电损耗165

10.1.3 极化机理165

10.2 电介质基本方程166

10.2.1 Clausius-Mosotti 方程166

10.2.2 Debye 方程167

10.2.3 Cole-Cole 分布167

10.3 铁电体、反铁电体与压电体168

10.3.1 铁电体168

10.3.2 铁电相变169

10.3.3 反铁电体169

10.3.4 压电体170

10.4 铁电与压电效应的热力学描述170

参考文献171

11.1 铁电性的起源172

第十一章 铁电陶瓷的性能与微结构关系172

11.2 铁电陶瓷173

11.2.1 钛酸钡陶瓷173

11.2.2 BaTiO3基固溶体173

11.2.3 钙钛矿多形体175

11.3 介电损耗的起源177

11.3.1 畴壁与介电损耗177

11.3.2 阳离子与阴离子空位178

11.3.3 畴壁的钉扎(pinning)与介电损耗178

11.3.4 传导损耗178

11.4 阳离子有序排列与介电损耗180

11.4.1 有序-无序现象180

11.4.2 弛豫铁电陶瓷180

参考文献182