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开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030329516
编辑推荐
工程材料,物理性能,性能检测
内容简介
《材料物理性能与检测》系统地介绍了材料物理性能的基本概念及其物理本质、影响材料物理性能的因素、提高材料物理性能的措施以及物理性能的检测原理和方法等。
《材料物理性能与检测》共9章包括晶体学基础与晶体结构、材料的导电性能、材料的热学性能、材料的磁性能、材料的光学性能、材料的介电性能、纳米微粒材料的物理性能、薄膜材料的物理性能、纳米材料的测试与表征。在本《材料物理性能与检测》，将 “固体电子论基础知识概述”作为附录列于书末，以方便未学过这部分内容的同学参考。
《材料物理性能与检测》共9章包括晶体学基础与晶体结构、材料的导电性能、材料的热学性能、材料的磁性能、材料的光学性能、材料的介电性能、纳米微粒材料的物理性能、薄膜材料的物理性能、纳米材料的测试与表征。在本《材料物理性能与检测》，将 “固体电子论基础知识概述”作为附录列于书末，以方便未学过这部分内容的同学参考。
目 录
目录
前言
第1章 晶体学基础与晶体结构 1
1.1 晶体学基础 1
1.1.1 晶体与非晶体 1
1.1.2 空间点阵和晶胞 2
1.1.3 七大晶系与十四种布拉维点阵 4
1.1.4 晶向指数与晶面指数 6
1.1.5 晶体的对称性 12
1.2 三种典型的金属晶体结构 15
1.2.1 面心立方结构 15
1.2.2 体心立方结构 16
1.2.3 密排六方结构 17
1.2.4 晶体结构中的间隙 18
1.3 晶体的缺陷 20
1.3.1 点缺陷 21
1.3.2 线缺陷（位错） 24
1.3.3 面缺陷 27
1.3.4 晶界能 33
1.3.5 缺陷对材料物理性能的影响 35
参考文献 36
思考练习题 36
第2章 材料的导电性能 38
2.1 材料导电性概述 38
2.1.1 电阻率和电导率 38
2.1.2 电导率的一般表达式 39
2.2 材料的导电理论 40
2.2.1 金属及半导体的导电机理 40
2.2.2 无机非金属材料的导电机理 44
2.3 金属材料的电学性能 50
2.3.1 金属电阻率的马西森定则 51
2.3.2 影响金属导电性的因素 51
2.4 半导体材料的电学性能 60
2.4.1 半导体材料概述 60
2.4.2 本征半导体的电学性能 61
2.4.3 杂质半导体的电学性能 64
2.4.4 pn结 69
2.4.5 半导体与化学结构的关系 71
2.4.6 半导体的霍尔效应 73
2.5 材料的超导电性 75
2.5.1 超导体的三个基本特性 77
2.5.2 超导体的三个临界条件 78
2.5.3 两类超导体 80
2.5.4 超导的BCS理论 81
2.6 材料导电性的测量 82
2.6.1 双臂电桥法 83
2.6.2 直流电势差计测量法 84
2.6.3 直流四探针法 85
2.6.4 绝缘体电阻的测量 87
2.7 电阻分析的应用 88
2.7.1 研究合金的时效过程 88
2.7.2 测定固溶体的溶解度曲线 90
2.7.3 材料疲劳过程的研究 91
2.7.4 马氏体相变的研究 91
参考文献 92
思考练习题 92
第3章 材料的热学性能 93
3.1 晶格的热振动 93
3.2 材料的热容 96
3.2.1 热容及其与温度的关系 96
3.2.2 经典热容理论 97
3.2.3 热容的量子理论 98
3.2.4 材料与热容的关系 101
3.2.5 热容的测量 103
3.2.6 热分析法及其在材料研究中的应用 105
3.3 材料的热膨胀 114
3.3.1 热膨胀的物理本质及热膨胀系数 115
3.3.2 膨胀系数与其他物理性能的关系 117
3.3.3 影响热膨胀性能的因素 118
3.3.4 热膨胀系数的测量 122
3.3.5 热膨胀分析的应用 124
3.4 材料的热传导 127
3.4.1 材料的热导率和热扩散率 127
3.4.2 热传导的物理机制 128
3.4.3 影响材料导热性能的因素 130
3.4.4 热导率的测量和应用 137
3.5 材料的热稳定性 140
3.5.1 热稳定性的表示方法 140
3.5.2 热应力 141
3.5.3 抗热冲击断裂性能 143
3.5.4 抗热冲击损伤性能 146
3.5.5 提高材料抗热冲击性能的措施 147
参考文献 148
思考练习题 149
第4章 材料的磁性能 150
4.1 基本磁学量 150
4.1.1 基本磁现象 150
4.1.2 磁化强度M 151
4.1.3 磁化率A 151
4.1.4 磁导率 151
4.1.5 磁学单位制 152
4.2 物质的磁性 153
4.2.1 原子磁矩 153
4.2.2 材料按磁性分类 157
4.3 铁磁性基本理论 161
4.3.1 自发磁化现象 161
4.3.2 铁磁材料的分子场理论 161
4.3.3 海森伯铁磁性理论 162
4.3.4 亚铁磁性和反铁磁性理论 163
4.4 磁各向异性、退磁场、磁致伸缩和磁弹性能 165
4.4.1 磁晶各向异性能 165
4.4.2 退磁场能和铁磁体的形状各向异性 167
4.4.3 磁致伸缩 168
4.4.4 磁弹性能 170
4.5 磁畴 170
4.5.1 磁畴成因 171
4.5.2 畴壁 172
4.5.3 多晶体和非均匀铁磁体中的磁畴结构 175
4.5.4 单畴颗粒 177
4.5.5 磁泡畴 177
4.6 磁性材料的磁化特性 178
4.6.1 技术磁化 178
4.6.2 壁移阻力的来源 180
4.6.3 磁性材料的磁化特性 181
4.7 磁性材料的分类及其性能指标 184
4.7.1 磁性材料的分类 184
4.7.2 磁性材料的性能指标 184
4.7.3 稀磁半导体 187
4.8 材料磁性能测量方法 192
4.8.1 材料静态磁性能的测量 192
4.8.2 材料动态（交流） 磁性能的测量 198
4.9 磁性分析的应用 200
4.9.1 残余奥氏体量的测定 200
4.9.2 测定合金固溶度曲线 201
4.9.3 研究铝合金的分解 202
参考文献 203
思考练习题 204
第5章 材料的光学性能 205
5.1 概述 205
5.2 光的基本性质 206
5.2.1 波粒二象性 206
5.2.2 光的电磁性 207
5.2.3 光与固体的相互作用 208
5.3 光通过介质的现象 209
5.3.1 折射率 210
5.3.2 光的反射和透射 212
5.3.3 光的色散 214
5.3.4 光的吸收 215
5.3.5 光的散射 219
5.3.6 无机材料的透光性 223
5.4 材料的光发射 226
5.4.1 激励方式 226
5.4.2 材料发光的基本性质 227
5.4.3 发光的物理机制 229
5.5 材料的受激辐射和激光 230
5.5.1 受激辐射 231
5.5.2 激光产生的基本条件 232
5.5.3 激光器的种类 235
5.6 光纤、光电效应和非线性光学 236
5.6.1 光导纤维 236
5.6.2 光电效应与太阳能电池 239
5.6.3 非线性光学 243
5.7 几种常用的光谱分析方法 247
5.7.1 紫外-可见分光光度计法 247
5.7.2 拉曼光谱 250
5.7.3 荧光分析法 255
参考文献 258
思考练习题 259
第6章 材料的介电性能 260
6.1 介质的极化 260
6.1.1 介质极化的基本概念和相关物理量 260
6.1.2 电介质的极化类型 263
6.1.3 电介质中的有效场和克劳修斯-莫索提方程 268
6.2 交变电场中的电介质 270
6.2.1 介电弛豫 270
6.2.2 交变电场下的介质损耗和复介电常数 271
6.2.3 介质损耗和介电常数与外加电场频率的关系 274
6.3 电介质的击穿 275
6.3.1 击穿电场强度 275
6.3.2 固体电介质的击穿 276
6.3.3 影响材料击穿强度的因素 279
6.4 压电材料 281
6.4.1 压电效应 281
6.4.2 压电材料主要的表征参数 283
6.4.3 压电材料的应用 285
6.5 铁电材料 287
6.5.1 铁电体、电畴 287
6.5.2 铁电性的起源与晶体结构 290
6.5.3 铁电材料及其应用 291
6.6 介电性能的测试 294
6.6.1 绝缘电阻率测试 294
6.6.2 介电常数和损耗的测量 295
6.6.3 介电强度的测定 298
6.6.4 压电性的测量 299
6.6.5 铁电体电滞回线的测量 299
参考文献 300
思考练习题 300
第7章 纳米微粒材料的物理性能 301
7.1 概述 301
7.1.1 纳米材料的分类 301
7.1.2 纳米材料的性能 302
7.2 纳米材料的基本理论 302
7.2.1 Kubo理论与量子尺寸效应 302
7.2.2 小尺寸效应 305
7.2.3 表面效应 306
7.2.4 宏观量子隧道效应 307
7.2.5 介电限域效应 307
7.2.6 库仑阻塞与量子隧穿 308
7.3 纳米微粒的物理性能 309
7.3.1 热学性能 309
7.3.2 磁学性能 311
7.3.3 导电性能 313
7.3.4 光学性能 315
参考文献 321
思考练习题 321
第8章 薄膜材料的物理性能 322
8.1 薄膜材料的特殊性 322
8.2 薄膜材料的分类 324
8.3 薄膜的成核长大理论 325
8.3.1 体相中均匀成核 326
8.3.2 衬底上的非均匀成核 327
8.4 薄膜的形成与生长 329
8.5 薄膜的结构 332
8.5.1 组织结构 332
8.5.2 薄膜的晶体结构 335
8.5.3 表面结构 336
8.6 薄膜中的缺陷 337
8.6.1 点缺陷 337
8.6.2 位错 338
8.6.3 晶界 339
8.6.4 层错缺陷 340
8.7 金属薄膜电导性能 340
8.8 半导体氧化物薄膜的光学性能 343
8.8.1 薄膜厚度的影响 343
8.8.2 掺杂量的影响 345
8.8.3 基片温度的影响 347
8.9 薄膜的磁性 348
8.9.1 饱和磁化强度 348
8.9.2 磁各向异性 349
8.9.3 磁畴结构和磁畴壁 350
8.9.4 多层膜的矫顽力 351
8.10 薄膜的介电性能 352
8.10.1 薄膜的介电常数 352
8.10.2 薄膜的损耗 354
8.10.3 薄膜的击穿 355
参考文献 358
思考练习题 358
第9章 纳米材料的测试与表征 359
9.1 纳米材料的形貌分析 359
9.1.1 扫描电子显微镜 360
9.1.2 透射电子显微镜 361
9.1.3 扫描隧道显微镜 364
9.1.4 原子力显微镜 366
9.2 纳米材料的粒度分析 368
9.2.1 粒度分析的概念 368
9.2.2 粒度分析方法 368
9.3 纳米材料的结构分析 370
9.3.1 X射线衍射 370
9.3.2 电子衍射分析 371
9.4 纳米材料的成分分析
前言
第1章 晶体学基础与晶体结构 1
1.1 晶体学基础 1
1.1.1 晶体与非晶体 1
1.1.2 空间点阵和晶胞 2
1.1.3 七大晶系与十四种布拉维点阵 4
1.1.4 晶向指数与晶面指数 6
1.1.5 晶体的对称性 12
1.2 三种典型的金属晶体结构 15
1.2.1 面心立方结构 15
1.2.2 体心立方结构 16
1.2.3 密排六方结构 17
1.2.4 晶体结构中的间隙 18
1.3 晶体的缺陷 20
1.3.1 点缺陷 21
1.3.2 线缺陷（位错） 24
1.3.3 面缺陷 27
1.3.4 晶界能 33
1.3.5 缺陷对材料物理性能的影响 35
参考文献 36
思考练习题 36
第2章 材料的导电性能 38
2.1 材料导电性概述 38
2.1.1 电阻率和电导率 38
2.1.2 电导率的一般表达式 39
2.2 材料的导电理论 40
2.2.1 金属及半导体的导电机理 40
2.2.2 无机非金属材料的导电机理 44
2.3 金属材料的电学性能 50
2.3.1 金属电阻率的马西森定则 51
2.3.2 影响金属导电性的因素 51
2.4 半导体材料的电学性能 60
2.4.1 半导体材料概述 60
2.4.2 本征半导体的电学性能 61
2.4.3 杂质半导体的电学性能 64
2.4.4 pn结 69
2.4.5 半导体与化学结构的关系 71
2.4.6 半导体的霍尔效应 73
2.5 材料的超导电性 75
2.5.1 超导体的三个基本特性 77
2.5.2 超导体的三个临界条件 78
2.5.3 两类超导体 80
2.5.4 超导的BCS理论 81
2.6 材料导电性的测量 82
2.6.1 双臂电桥法 83
2.6.2 直流电势差计测量法 84
2.6.3 直流四探针法 85
2.6.4 绝缘体电阻的测量 87
2.7 电阻分析的应用 88
2.7.1 研究合金的时效过程 88
2.7.2 测定固溶体的溶解度曲线 90
2.7.3 材料疲劳过程的研究 91
2.7.4 马氏体相变的研究 91
参考文献 92
思考练习题 92
第3章 材料的热学性能 93
3.1 晶格的热振动 93
3.2 材料的热容 96
3.2.1 热容及其与温度的关系 96
3.2.2 经典热容理论 97
3.2.3 热容的量子理论 98
3.2.4 材料与热容的关系 101
3.2.5 热容的测量 103
3.2.6 热分析法及其在材料研究中的应用 105
3.3 材料的热膨胀 114
3.3.1 热膨胀的物理本质及热膨胀系数 115
3.3.2 膨胀系数与其他物理性能的关系 117
3.3.3 影响热膨胀性能的因素 118
3.3.4 热膨胀系数的测量 122
3.3.5 热膨胀分析的应用 124
3.4 材料的热传导 127
3.4.1 材料的热导率和热扩散率 127
3.4.2 热传导的物理机制 128
3.4.3 影响材料导热性能的因素 130
3.4.4 热导率的测量和应用 137
3.5 材料的热稳定性 140
3.5.1 热稳定性的表示方法 140
3.5.2 热应力 141
3.5.3 抗热冲击断裂性能 143
3.5.4 抗热冲击损伤性能 146
3.5.5 提高材料抗热冲击性能的措施 147
参考文献 148
思考练习题 149
第4章 材料的磁性能 150
4.1 基本磁学量 150
4.1.1 基本磁现象 150
4.1.2 磁化强度M 151
4.1.3 磁化率A 151
4.1.4 磁导率 151
4.1.5 磁学单位制 152
4.2 物质的磁性 153
4.2.1 原子磁矩 153
4.2.2 材料按磁性分类 157
4.3 铁磁性基本理论 161
4.3.1 自发磁化现象 161
4.3.2 铁磁材料的分子场理论 161
4.3.3 海森伯铁磁性理论 162
4.3.4 亚铁磁性和反铁磁性理论 163
4.4 磁各向异性、退磁场、磁致伸缩和磁弹性能 165
4.4.1 磁晶各向异性能 165
4.4.2 退磁场能和铁磁体的形状各向异性 167
4.4.3 磁致伸缩 168
4.4.4 磁弹性能 170
4.5 磁畴 170
4.5.1 磁畴成因 171
4.5.2 畴壁 172
4.5.3 多晶体和非均匀铁磁体中的磁畴结构 175
4.5.4 单畴颗粒 177
4.5.5 磁泡畴 177
4.6 磁性材料的磁化特性 178
4.6.1 技术磁化 178
4.6.2 壁移阻力的来源 180
4.6.3 磁性材料的磁化特性 181
4.7 磁性材料的分类及其性能指标 184
4.7.1 磁性材料的分类 184
4.7.2 磁性材料的性能指标 184
4.7.3 稀磁半导体 187
4.8 材料磁性能测量方法 192
4.8.1 材料静态磁性能的测量 192
4.8.2 材料动态（交流） 磁性能的测量 198
4.9 磁性分析的应用 200
4.9.1 残余奥氏体量的测定 200
4.9.2 测定合金固溶度曲线 201
4.9.3 研究铝合金的分解 202
参考文献 203
思考练习题 204
第5章 材料的光学性能 205
5.1 概述 205
5.2 光的基本性质 206
5.2.1 波粒二象性 206
5.2.2 光的电磁性 207
5.2.3 光与固体的相互作用 208
5.3 光通过介质的现象 209
5.3.1 折射率 210
5.3.2 光的反射和透射 212
5.3.3 光的色散 214
5.3.4 光的吸收 215
5.3.5 光的散射 219
5.3.6 无机材料的透光性 223
5.4 材料的光发射 226
5.4.1 激励方式 226
5.4.2 材料发光的基本性质 227
5.4.3 发光的物理机制 229
5.5 材料的受激辐射和激光 230
5.5.1 受激辐射 231
5.5.2 激光产生的基本条件 232
5.5.3 激光器的种类 235
5.6 光纤、光电效应和非线性光学 236
5.6.1 光导纤维 236
5.6.2 光电效应与太阳能电池 239
5.6.3 非线性光学 243
5.7 几种常用的光谱分析方法 247
5.7.1 紫外-可见分光光度计法 247
5.7.2 拉曼光谱 250
5.7.3 荧光分析法 255
参考文献 258
思考练习题 259
第6章 材料的介电性能 260
6.1 介质的极化 260
6.1.1 介质极化的基本概念和相关物理量 260
6.1.2 电介质的极化类型 263
6.1.3 电介质中的有效场和克劳修斯-莫索提方程 268
6.2 交变电场中的电介质 270
6.2.1 介电弛豫 270
6.2.2 交变电场下的介质损耗和复介电常数 271
6.2.3 介质损耗和介电常数与外加电场频率的关系 274
6.3 电介质的击穿 275
6.3.1 击穿电场强度 275
6.3.2 固体电介质的击穿 276
6.3.3 影响材料击穿强度的因素 279
6.4 压电材料 281
6.4.1 压电效应 281
6.4.2 压电材料主要的表征参数 283
6.4.3 压电材料的应用 285
6.5 铁电材料 287
6.5.1 铁电体、电畴 287
6.5.2 铁电性的起源与晶体结构 290
6.5.3 铁电材料及其应用 291
6.6 介电性能的测试 294
6.6.1 绝缘电阻率测试 294
6.6.2 介电常数和损耗的测量 295
6.6.3 介电强度的测定 298
6.6.4 压电性的测量 299
6.6.5 铁电体电滞回线的测量 299
参考文献 300
思考练习题 300
第7章 纳米微粒材料的物理性能 301
7.1 概述 301
7.1.1 纳米材料的分类 301
7.1.2 纳米材料的性能 302
7.2 纳米材料的基本理论 302
7.2.1 Kubo理论与量子尺寸效应 302
7.2.2 小尺寸效应 305
7.2.3 表面效应 306
7.2.4 宏观量子隧道效应 307
7.2.5 介电限域效应 307
7.2.6 库仑阻塞与量子隧穿 308
7.3 纳米微粒的物理性能 309
7.3.1 热学性能 309
7.3.2 磁学性能 311
7.3.3 导电性能 313
7.3.4 光学性能 315
参考文献 321
思考练习题 321
第8章 薄膜材料的物理性能 322
8.1 薄膜材料的特殊性 322
8.2 薄膜材料的分类 324
8.3 薄膜的成核长大理论 325
8.3.1 体相中均匀成核 326
8.3.2 衬底上的非均匀成核 327
8.4 薄膜的形成与生长 329
8.5 薄膜的结构 332
8.5.1 组织结构 332
8.5.2 薄膜的晶体结构 335
8.5.3 表面结构 336
8.6 薄膜中的缺陷 337
8.6.1 点缺陷 337
8.6.2 位错 338
8.6.3 晶界 339
8.6.4 层错缺陷 340
8.7 金属薄膜电导性能 340
8.8 半导体氧化物薄膜的光学性能 343
8.8.1 薄膜厚度的影响 343
8.8.2 掺杂量的影响 345
8.8.3 基片温度的影响 347
8.9 薄膜的磁性 348
8.9.1 饱和磁化强度 348
8.9.2 磁各向异性 349
8.9.3 磁畴结构和磁畴壁 350
8.9.4 多层膜的矫顽力 351
8.10 薄膜的介电性能 352
8.10.1 薄膜的介电常数 352
8.10.2 薄膜的损耗 354
8.10.3 薄膜的击穿 355
参考文献 358
思考练习题 358
第9章 纳米材料的测试与表征 359
9.1 纳米材料的形貌分析 359
9.1.1 扫描电子显微镜 360
9.1.2 透射电子显微镜 361
9.1.3 扫描隧道显微镜 364
9.1.4 原子力显微镜 366
9.2 纳米材料的粒度分析 368
9.2.1 粒度分析的概念 368
9.2.2 粒度分析方法 368
9.3 纳米材料的结构分析 370
9.3.1 X射线衍射 370
9.3.2 电子衍射分析 371
9.4 纳米材料的成分分析
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