无机材料科学基础

第1章无机材料概论

11无机材料的分类

111传统无机材料

112新型无机材料

12无机材料的特点

13无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系

131无机材料学科内涵

132无机材料结构性能工艺之间的关系

133无机材料的环境效应

14无机材料的选用原则

15无机材料的地位与作用

16无机材料的研究与发展

本章小结

思考题与习题

第2章晶体结构

21结晶学基础

211空间点阵

212结晶学指数

213晶向与晶面的关系及晶带轴定理

22晶体化学基本原理

221晶体中质点间的结合力与结合能

222晶体中质点的堆积

223化学组成与晶体结构的关系

224同质多晶与类质同晶

225晶体结构的描述方法

23非金属单质晶体结构

231惰性气体元素的晶体

232非金属元素的晶体结构

24无机化合物晶体结构

241AX型结构

242AX2型结构

243A2X3型结构

244AX3型和A2X5型结构

245ABO3型结构

246ABO4型结构

247AB2O4型结构

248石榴石结构

249鲍林规则

25硅酸盐晶体结构

251硅酸盐晶体的组成表示、结构特点及分类

252岛状结构

253组群状结构

254链状结构

255层状结构

256架状结构

本章小结

思考题与习题

第3章晶体结构缺陷

31晶体结构缺陷的类型

311按缺陷的几何形态分类

312按缺陷产生的原因分类

32点缺陷

321点缺陷的KrǒgerVink符号表示法

322缺陷反应的表示法

323热缺陷浓度的计算

324热缺陷在外力作用下的运动

325点缺陷对晶体性能的影响

33固溶体

331固溶体的分类

332置换型固溶体

333间隙型固溶体

334形成固溶体后对晶体性质的影响

335固溶体的研究方法

34非化学计量化合物

341负离子空位型

342间隙正离子型

343正离子空位型

344间隙负离子型

35线缺陷

351位错理论的产生

352位错的类型

353伯格斯矢量及位错的性质

36面缺陷

361表面

362晶界

本章小结

思考题与习题

第4章非晶态结构与性质

41熔体的结构

411对熔体的一般认识

412硅酸盐熔体结构的聚合物理论

42熔体的性质

421黏度

422表面张力

43玻璃的形成

431玻璃的通性

432玻璃的转变

433玻璃的形成

44玻璃的结构

441晶子学说

442无规则网络学说

443两大学说的比较与发展

45典型玻璃类型

451硅酸盐玻璃

452硼酸盐玻璃

453其他氧化物玻璃

本章小结

思考题与习题

第5章固体表面与界面

51固体的表面及其结构

511固体的表面

512固体的表面结构

513固体表面活性

52固体界面及其结构

521陶瓷晶界

522晶界构形

523晶界应力

524晶界电荷

525晶界偏析

53界面行为

531弯曲表面效应

532吸附与固体表面改性

533润湿与黏附

54黏土水系统性质

541黏土胶体

542黏土的离子吸附与交换

543泥浆的稳定与聚沉

544泥浆的流动性

545泥浆的滤水性

546泥浆的触变性

547泥团的可塑性

548瘠性料的悬浮与塑化

本章小结

思考题与习题

第6章相平衡和相图

61相平衡及其研究方法

611相平衡的基本概念

612相律

613相平衡的研究方法

614应用相图时需注意的几个问题

62单元系统

621具有多晶转变的单元系统相图

622专业单元系统相图

63二元系统

631二元系统相图的表示方法及杠杆规则

632二元系统相图的基本类型

633专业二元系统相图

64三元系统

641三元系统组成表示法

642浓度三角形的性质

643三元系统相图的基本类型

644专业三元系统相图

本章小结

思考题与习题

第7章固体中的扩散

71扩散动力学方程——菲克定律

711晶体中扩散的特点

712菲克第一定律

713菲克第二定律

72菲克定律的应用举例

721稳定扩散

722非稳定扩散

73固体扩散机构与扩散系数

731无序扩散系数与自扩散系数

732固体扩散机构

733扩散机构与扩散系数的关系

734扩散系数的测定

74多元系统的扩散

75影响扩散系数的因素

751温度的影响

752杂质（第三组元）的影响

753气氛的影响

754固溶体类型的影响

755扩散物质性质与结构的影响

756结构缺陷对扩散的影响

本章小结

思考题与习题

第8章固相反应

81固相反应的分类与特征

811固相反应的分类

812固相反应的特征

82固相反应机理

821相界面上化学反应机理

822相界面上反应和离子扩散的关系

823中间产物和连续反应

824不同反应类型和机理

83固相反应动力学

831一般动力学关系

832化学动力学范围

833扩散动力学范围

834通过流体相传输的反应和动力学表达式

835过渡范围

84材料制备中的插层反应

85影响固相反应的因素

851反应物化学组成的影响

852反应物颗粒及均匀性的影响

853反应温度的影响

854压力和气氛的影响

855反应物活性的影响

本章小结

思考题与习题

第9章相变过程

91相变的分类与条件

911相变的分类

912相变的条件

92液固相变——成核生长机理

921晶核生成速率

922晶体生长速率

923总的结晶速率

924影响结晶速率的因素

93液液相变——调幅分解机理

931液相的不混溶现象（玻璃的分相）

932调幅分解动力学

933分相的结晶化学观点

本章小结

思考题与习题

第10章烧结过程

101烧结概述

1011烧结理论的研究与发展

1012烧结的基本类型

102烧结过程及机理

1021烧结过程

1022烧结推动力

1023烧结机理

103固相烧结

1031烧结初期

1032烧结中期

1033烧结末期

104再结晶和晶粒长大

1041初次再结晶

1042晶粒长大

1043二次再结晶

105液相烧结

1051液相烧结的特点

1052颗粒重排

1053溶解沉淀

1054黏性与塑性流动烧结的动力学关系

106影响烧结的因素

1061物料活性的影响

1062添加物的影响

1063气氛的影响

1064压力的影响

本章小结

思考题与习题

第11章无机材料的环境效应

111无机材料的腐蚀

1111腐蚀产生的原因

1112腐蚀对无机材料性能的影响

112无机材料的疲劳

1121疲劳的基本概念

1122疲劳裂纹扩展的力学行为与特征

1123无机材料的高温蠕变

113无机材料的再生与利用

1131无机材料生命周期评估和生态设计

1132环境协调无机材料

1133无机材料的再生与利用

本章小结

思考题与习题

附录Ⅰ单位换算和基本物理常数

附录Ⅱ元素的离子半径表

参考文献

本书共11章，内容包括无机材料引论、晶体结构、晶体结构缺陷、非晶态结构与性质、固体表面与界面、相平衡与相图、固体中的扩散、固相反应、相变过程、烧结过程、无机材料的环境效应。

本书的特点表现 在以下几个方面。

① 较全面地涵盖无机材料科学和工程的基础理论。无机材料的发展与无机材料理论密切相关，如果说早期传统硅酸盐材料的制备或生产较多地是依靠经验和手艺，那么在当代新型无机材料的研究和开发则必然更多地是在理论指导下进行。

② 注重科学原理，强化工程意识。以无机材料制备加工过程中的基本原理和共性规律为主，兼顾无机材料应用过程中的环境行为效应，使科学和工程融为一体。

③ 突出认识论的规律性。遵循从理想到实际、从规则到不规则、从静态到动态、从宏观到微观再到宏观的原则，循序渐进地介绍无机材料的组成、制备、结构、性能的依从性。

④ 强调思维方法和分析能力的培养。在阐述基础理论时，通过问题提出、例题解析、讨论提示的方式，突出科学的创新性思维方法的培养；每章末尾附有与实际结合紧密的思考题和习题，以加深对基本概念的理解和应用，提高分析解决实际问题的能力。

⑤ 选材组织与结构编排上突出新颖性、易读性和普适性。注重新概论、新理论、新工艺、新材料以及不同学科知识的融合交叉，内容丰富，结构新颖，深广度适中，力求既能反映无机材料学科当代发展水平，又能适应专业基础课程教学。

为了满足不同层次类别高等院校教学的需要，帮助学生进一步巩固知识结构，深化基础理论，开阔专业视野，并有利于扩展思路，便于自学和考研复习，另行出版与本书配套的教学辅助教材《无机材料科学基础学习指导》，以方便学习辅导。

本书可作为高等院校无机非金属材料各专业本科生的专业基础课程教材，亦可用作材料科学与工程、材料学、矿物材料及相关专业本科生和研究生的教学用书和参考书，并可供科研院所、厂矿企业、公司等从事材料、无机材料、矿物材料及相关领域工作的广大科研人员、工程技术人员、管理人员及企业家们的阅读参考。

《无机材料科学基础》是高等工科院校无机非金属材料与工程专业的重要基础理论课程。

《无机材料科学基础》主要内容有：结晶学基础、晶体结构与缺陷、熔体和玻璃体、表面与界面、热力学应用、相平衡、扩散与固相反应、相变、烧结。共九章，每章后附有习题。

《无机材料科学基础》除作教材外，也适于从事无机非金属材料研制与生产的科技人员参考。

《无机材料科学基础教程》由胡志强主编，论述了无机非金属材料的物理和化学的基础理论问题。主要内容有晶体几何基础、晶体化学基础、晶体结构、晶体结构缺陷、固溶体、熔体和非晶态固体、固体表面与界面、浆体的胶体化学原理、热力学应用、相平衡、扩散、相变、固相反应、烧结。每章后附有习题。

《无机材料科学基础教程》为无机非金属材料科学与工程专业教材，亦可作为相关专业的教学参考书。同时也适于从事无机非金属材料的研制和生产的科技人员参考。

《无机材料科学基础简明教程》主要内容由材料结构基础、材料宏观性能的微观解析、材料制备科学基础三大模块构成。第一模块包括材料的基本结构单元及特征、基本结构单元的结合及相关理论、材料结构中质点的有序排列、材料结构中质点的无序排列、材料的表面与界面等内容；第二模块包括结合键与力学性能、晶格掁动与热学性能、载流子与电磁学性能、电子与光学性能、表面与化学稳定性等内容；第三模块包括与材料制备相关的热力学基础、扩散、相变、固相反应、烧结等内容。