《材料物理》是2024年化學工業出版社出版的圖書，屬於教材。本書可作為材料科學與工程等工科專業材料物理課程的教材，也可作為相近專業研究生、本科生的教材和參考書以及材料科學工作者和材料工程技術人員的參考書。
李志林從事材料專業教學34年，主講本科課程12門，研究生課程5門（合計17門），獲國務院政府特殊津貼，被評為全國石油和化工行業教學名師、北京市教學名師。其負責建設的材料物理課程入選北京化工大學精品課程，主持的材料科學與工程專業通過國家工程教育專業認證，並獲批國家級特色專業。
基本介紹
- 中文名：材料物理
- 出版時間：2024年8月1日
- 出版社：化學工業出版社
- ISBN：9787122465504
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
內容簡介
《材料物理》是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、戰略性新興領域“十四五”高等教育教材，北京高等教育精品教材、北京高等學校優質本科教材、教育部高等學校材料類專業教學指導委員會規劃教材、中國石油和化學工業優秀出版物獎（教材獎）一等獎獲獎教材。本書主要描述材料中的物理現象及其本質機理和套用，全書共10 章，分別是：材料的晶態結構、晶體缺陷、材料的固態相變、材料的固態擴散、材料的電子理論、材料的電學性能、材料的磁學性能、材料的熱學性能、材料的力學性能、材料的光學性能。為便於學習使用，在每章後提供思考題。本書附有“材料物理相關的一般現象和規律”的附錄，啟發讀者深入理解材料中諸多物理現象的內在聯繫，激發讀者的科學研究創新思維。本書還提供知識圖譜、教學課件、教學視頻、“材料物理性質的工程套用案例研究”教學方案、課程思政案例等數字資源供讀者選用。
本書可作為材料科學與工程等工科專業材料物理課程的教材，也可作為相近專業研究生、本科生的教材和參考書以及材料科學工作者和材料工程技術人員的參考書。
作者簡介
李志林，北京化工大學教授，從事材料科學與工程專業課教學34年，主講本科課程12門，研究生課程5門。由於對教育的突出貢獻獲國務院頒發的政府特殊津貼，被評為全國石油和化工行業教學名師、北京市教學名師。對材料專業工程教育、培養方式改革、校企合作實踐基地建設等方面進行深入研究，所負責的北京化工大學材料科學與工程專業被評為北京市特色專業、國家 級特色專業、國家 級一 流專業，通過國家工程教育專業認證。所負責的材料物理課程被評為北京化工大學精品課程、研究性示範課程、精品線上開放培育課程，材料與文明課程被評為北京化工大學通識教育核心課程，材料結構與性能課程被評為北京化工大學研究生核心示範課程、研究生線上課程。 近五年主講本科生材料物理、材料兩門課程，主講研究生課程材料結構與性能、材料物理2。主持國家 級、北京市教學研究項目各1項，校級教學研究項目8項。發表教學研究論文2篇，作為第 一獲獎人獲得國家 級教學榮譽和獎勵2項，省部級教學榮譽和獎勵3項，北京化工大學教學榮譽和獎勵11項。
圖書目錄
1 材料的晶態結構 001
1.1 晶體學基礎 001
1.1.1 點陣和晶胞 001
1.1.2 晶向指數和晶面指數 005
1.1.3 晶面間距 008
1.1.4 非晶態材料的結構 009
1.1.5 準晶體的結構 010
1.2 金屬材料的結構 012
1.2.1 純金屬的典型晶體結構 012
1.2.2 合金相結構 016
1.3 陶瓷材料的結構 024
1.3.1 特種陶瓷的結構 024
1.3.2 矽酸鹽的晶體結構 026
1.3.3 玻璃的結構 029
1.4 低維材料的結構 031
1.4.1 薄膜的形成過程 031
1.4.2 薄膜的結構 034
思考題 037
2 晶體缺陷 039
2.1 晶體缺陷概述 039
2.2 點缺陷 040
2.2.1 肖特基缺陷和弗侖克爾缺陷 040
2.2.2 點缺陷的特點 040
2.2.3 點缺陷的平衡濃度 041
2.2.4 空位形成能 042
2.2.5 點缺陷對性能的影響 042
2.2.6 過飽和點缺陷 043
2.3 位錯 043
2.3.1 位錯的發現 043
2.3.2 位錯的概念和柏氏矢量 045
2.3.3 位錯的運動 047
2.3.4 位錯對晶體性能的影響 050
2.4 面缺陷 051
2.4.1 晶界 051
2.4.2 堆垛層錯 056
2.4.3 孿晶界 056
2.4.4 外表面 057
2.4.5 相界面 058
思考題 059
3 材料的固態相變 061
3.1 固態相變的概念及分類 061
3.1.1 相變的基本概念 061
3.1.2 固態相變的一般特點 062
3.1.3 固態相變的分類 064
3.2 多晶型性轉變 067
3.2.1 多晶型性轉變的相變驅動力 067
3.2.2 多晶型性轉變的相變過程 068
3.3 共析轉變 069
3.3.1 共析轉變的熱力學 069
3.3.2 共析轉變的過程 070
3.3.3 共析轉變的動力學 072
3.4 馬氏體轉變 073
3.4.1 馬氏體的概念 073
3.4.2 馬氏體轉變的特點 073
3.4.3 馬氏體轉變的動力學 075
3.4.4 馬氏體轉變的熱力學 077
3.4.5 馬氏體的組織形態 078
3.4.6 馬氏體的轉變機制 080
3.4.7 熱彈性馬氏體與形狀記憶效應 083
3.5 貝氏體轉變 087
3.5.1 貝氏體的組織形態 087
3.5.2 貝氏體轉變的動力學 088
3.5.3 貝氏體轉變的特點 089
3.5.4 貝氏體轉變的機制 090
3.5.5 貝氏體的定義 090
3.6 玻璃態轉變和非晶態合金 091
3.6.1 非晶態轉變和玻璃化轉變溫度 091
3.6.2 非晶態合金的形成 092
思考題 093
4 材料的固態擴散 095
4.1 擴散動力學 095
4.1.1 擴散第一定律 095
4.1.2 擴散第二定律 096
4.2 擴散機制 101
4.2.1 間隙擴散 101
4.2.2 置換擴散 103
4.2.3 晶界擴散和位錯擴散 105
4.3 上坡擴散 106
4.4 影響擴散的因素 108
4.4.1 溫度 108
4.4.2 固溶體類型 108
4.4.3 晶體結構 108
4.4.4 溶質濃度 109
4.4.5 第三組元 109
4.4.6 晶體缺陷 110
思考題 111
5 材料的電子理論 112
5.1 波函式和薛丁格方程 112
5.1.1 微觀粒子的波粒二象性 112
5.1.2 波函式和薛丁格方程概述 113
5.2 經典統計和量子統計 116
5.3 自由電子假設 118
5.3.1 經典自由電子理論 118
5.3.2 量子自由電子理論 119
5.4 能帶理論 126
5.4.1 近（準）自由電子近似和能帶 127
5.4.2 布里淵區 130
5.4.3 近自由電子近似下的狀態密度 132
5.4.4 能帶理論對材料導電性的解釋 133
思考題 134
6 材料的電學性能 136
6.1 金屬導體的導電性 136
6.1.1 自由電子近似下的導電性 136
6.1.2 能帶理論下的導電性 137
6.1.3 導電性與溫度的關係 138
6.1.4 電導功能材料 140
6.2 半導體的導電性 142
6.2.1 本徵半導體 142
6.2.2 雜質半導體 144
6.2.3 霍爾效應 147
6.3 離子晶體的導電性 149
6.3.1 離子導電的理論 149
6.3.2 離子導電的影響因素 152
6.3.3 快離子導體 153
6.4 超導電性 154
6.4.1 超導現象 154
6.4.2 超導理論 157
6.4.3 超導研究的進展及其套用 160
6.5 熱電效應 161
6.5.1 熱電勢 161
6.5.2 塞貝克效應 163
6.5.3 佩爾捷效應 164
6.6 材料的介電性能 165
6.6.1 電介質的極化 165
6.6.2 介電損耗 168
6.6.3 介電體擊穿 172
思考題 174
7 材料的磁學性能 176
7.1 材料磁性能的表征參量和材料磁化的分類 176
7.1.1 材料磁性能的表征參量 176
7.1.2 材料磁化的分類 177
7.2 孤立原子的磁矩 178
7.2.1 電子和原子核的磁矩 178
7.2.2 原子的磁矩 180
7.3 抗磁性和順磁性 182
7.3.1 抗磁性 182
7.3.2 順磁性 183
7.4 鐵磁性 184
7.4.1 鐵磁體磁化的現象 184
7.4.2 鐵磁體的自發磁化 188
7.4.3 鐵磁體的技術磁化 194
7.5 強磁材料 198
7.5.1 軟磁材料 198
7.5.2 硬磁材料 199
7.5.3 磁記錄材料 199
思考題 200
8 材料的熱學性能 202
8.1 材料的熱容 202
8.1.1 杜隆-珀蒂定律 202
8.1.2 熱容的量子理論 203
8.1.3 實際材料的熱容 207
8.1.4 熱分析法 209
8.2 材料的熱傳導 209
8.2.1 熱傳導的巨觀現象 209
8.2.2 熱傳導的機理 210
8.2.3 實際材料的導熱 211
8.3 材料的熱膨脹 214
8.3.1 熱膨脹的巨觀現象 214
8.3.2 熱膨脹的微觀機理 215
8.3.3 熱膨脹係數與其他物理量的關係 217
8.3.4 實際材料的熱膨脹 219
8.3.5 膨脹分析和膨脹合金 220
8.4 材料的熱穩定性 222
8.4.1 熱應力 222
8.4.2 抗熱衝擊斷裂性能 224
8.4.3 實際材料熱穩定性的表征 227
思考題 228
9 材料的力學性能 230
9.1 材料的力學性能指標 230
9.1.1 應力和應變 230
9.1.2 材料的靜載力學性能指標 231
9.1.3 硬度 234
9.2 材料的變形 236
9.2.1 晶體的彈性變形 236
9.2.2 晶體的塑性變形 242
9.2.3 晶體的蠕變 247
9.2.4 材料的黏性流動和黏彈性 249
9.3 材料的斷裂 251
9.3.1 理論斷裂強度 251
9.3.2 格里菲斯斷裂強度理論 252
9.3.3 材料斷裂的過程 254
9.4 材料的斷裂韌性 260
9.4.1 裂紋尖端應力場強度因子KI及斷裂韌性KIc 260
9.4.2 裂紋尖端應力的塑性變形區修正 261
9.4.3 陶瓷材料的強韌化方法 264
9.5 材料的疲勞 267
9.5.1 疲勞現象和疲勞極限 267
9.5.2 疲勞破壞的微觀機制 268
9.6 材料的抗衝擊性能 270
9.6.1 衝擊韌性試驗 270
9.6.2 金屬材料的冷脆 271
思考題 272
10 材料的光學性能 274
10.1 光與材料的作用 274
10.1.1 光的物理本質 274
10.1.2 光與材料作用的一般規律 275
10.1.3 金屬材料對光的吸收和反射 276
10.1.4 非金屬材料對光的反應 277
10.2 材料的發光和雷射 286
10.2.1 發光和熱輻射 286
10.2.2 雷射的產生 287
10.3 光學材料 290
10.3.1 發光材料 290
10.3.2 固體雷射工作物質 290
10.3.3 光導纖維 292
思考題 293
附錄 295
附錄一 材料物理相關的一般現象和規律 295
附錄1-1 場的作用 296
附錄1-2 熱激活過程與溫度的關係 296
附錄1-3 同一現象的不同模型 297
附錄1-4 平衡空位濃度和熱膨脹 298
附錄1-5 矛盾影響因素控制的極值 298
附錄1-6 影響因素的極限 300
附錄1-7 晶體缺陷的共性 302
附錄1-8 擴散與導熱 303
附錄1-9 半導體與離子晶體的導電性 304
附錄1-10 極化與磁化 305
附錄1-11 交變條件引起的能量損耗 307
附錄1-12 晶體的各向異性和元素性質的周期性 308
附錄1-13 電導率和熱導率的關係及雜質的影響 310
附錄1-14 復相材料電場、熱膨脹係數與相組成的關係 310
附錄1-15 尺寸的變化率 311
附錄1-16 金屬和陶瓷的強韌化 312
附錄二 物理常量表 314
參考文獻 315
