无机材料物理性能

第1章无机材料的受力形变

1.1应力与应变

1.1.1应力

1.1.2应变

1.2无机材料的弹性形变

1.2.1各向同性体的弹性常数

1.2.2单晶的弹性常数

1.2.3弹性模量的物理本质

1.2.4多相材料的弹性模量

1.2.5弹性模量的测定

1.3无机材料中晶相的塑性形变

1.3.1晶格滑移

1.3.2塑性形变的位错运动理论

1.3.3塑性形变速率对屈服强度的影响

1.4高温下玻璃相的黏性流动

1.4.1流动模型

1.4.2影响黏度的因素

1.5无机材料的高温蠕变

1.5.1黏弹性与滞弹性

1.5.2高温蠕变曲线

1.5.3高温蠕变理论

1.5.4蠕变断裂

1.5.5影响蠕变的因素

1.6无机材料的超塑性

习题

第2章无机材料的断裂强度

2.1断裂强度的微裂纹理论

2.1.1固体材料的理论断裂强度

2.1.2Griffith微裂纹理论

2.2无机材料中微裂纹的起源

2.2.1无机材料中本征裂纹的起源

2.2.2表面接触损伤及机械加工损伤

2.3无机材料断裂强度测试方法

2.4断裂强度的统计性质

2.4.1强度的统计分析

2.4.2韦伯函数中m和σ0的求法

2.4.3韦伯统计的应用及实例

2.4.4两参数韦伯分布及其应用

2.5显微结构对无机材料断裂强度的影响

2.5.1气孔率的影响

2.5.2晶粒尺寸的影响

习题

无机材料物理性能

目录

第3章无机材料的断裂及裂纹扩展

3.1断裂力学基本概念

3.1.1裂纹系统的机械能释放率

3.1.2裂纹尖端处的应力场强度

3.1.3临界应力场强度因子及断裂韧性

3.1.4平面应变断裂韧性

3.1.5几何形状因子的柔度标定技术

3.2无机材料断裂韧性测试方法

3.2.1直通切口梁测试技术

3.2.2双扭法

3.2.3山形切口法

3.3显微结构对断裂韧性的影响

3.3.1裂纹偏转与裂纹偏转增韧

3.3.2裂纹桥接与裂纹桥接增韧

3.3.3微裂纹增韧与相变增韧

3.3.4裂纹扩展阻力曲线

3.4无机材料中裂纹的缓慢扩展

3.4.1裂纹缓慢扩展v~KⅠ曲线

3.4.2裂纹缓慢扩展机理

3.4.3裂纹缓慢扩展行为研究方法

3.4.4无机材料断裂寿命预测

3.4.5无机材料的高温延迟断裂

3.5无机材料的硬度与压痕开裂的应用

3.5.1无机材料的硬度及其测试方法

3.5.2无机材料的压痕开裂及其分类

3.5.3压痕裂纹在断裂韧性测试中的应用

习题

第4章无机材料的热学性能

4.1无机材料的热容

4.1.1晶态固体热容的经验定律和经典理论

4.1.2晶态固体热容的量子理论

4.1.3无机材料的热容

4.2无机材料的热膨胀

4.2.1热膨胀系数

4.2.2固体材料热膨胀机理

4.2.3热膨胀和其他性能的关系

4.2.4多晶体和复合材料的热膨胀

4.2.5陶瓷品表面釉层的热膨胀系数

4.3无机材料的热传导

4.3.1固体材料热传导的宏观规律

4.3.2固体材料热传导的微观机理

4.3.3影响热导率的因素

4.3.4某些无机材料的热导率

4.4无机材料的热稳定性

4.4.1热稳定性的评价方法

4.4.2热应力

4.4.3抗热冲击断裂性能

4.4.4抗热冲击损伤性

4.4.5提高抗热冲击断裂性能的措施

4.5无机材料的熔融与分解

4.5.1晶体的熔点与结合能

4.5.2间隙相的熔点

4.5.3升华与分解

习题

第5章无机材料的光学性能

5.1光通过介质的现象

5.1.1折射

5.1.2色散

5.1.3反射

5.2无机材料的透光性

5.2.1介质对光的吸收

5.2.2介质对光的散射

5.2.3无机材料的透光性

5.2.4提高无机材料透光性的措施

5.3界面反射和光泽

5.3.1镜反射和漫反射

5.3.2光泽

5.4不透明性(乳浊)和半透明性

5.4.1不透明性

5.4.2乳浊剂的成分

5.4.3乳浊机理

5.4.4常用乳浊剂

5.4.5改善乳浊性能的工艺措施

5.4.6半透明性

5.5无机材料的颜色

5.6其他光学性能的应用

习题

第6章无机材料的电导

6.1电导的物理现象

6.1.1电导的宏观参数

6.1.2电导的物理特性

6.2离子电导

6.2.1载流子浓度

6.2.2离子迁移率

6.2.3离子电导率

6.2.4影响离子电导率的因数

6.2.5固体电解质ZrO2

6.3电子电导

6.3.1电子迁移率

6.3.2载流子浓度

6.3.3电子电导率

6.3.4影响电子电导的因素

6.3.5晶格缺陷与电子电导

6.4玻璃态电导

6.5无机材料的电导

6.5.1多晶多相固体材料的电导

6.5.2次级现象

6.5.3无机材料电导的混合法则

6.6半导体陶瓷的物理效应

6.6.1晶界效应

6.6.2表面效应

6.6.3西贝克效应

6.6.4p"para" label-module="para">

6.7超导体

6.7.1约瑟夫孙效应

6.7.2超导体的应用

习题

第7章无机材料的介电性能

7.1介质的极化

7.1.1极化现象及其物理量

7.1.2克劳修斯"para" label-module="para">

7.1.3电子位移极化

7.1.4离子位移极化

7.1.5松弛极化

7.1.6转向极化

7.1.7空间电荷极化

7.1.8自发极化

7.1.9高介晶体的极化

7.1.10多晶多相无机材料的极化

7.2介质损耗

7.2.1介质损耗的表示方法

7.2.2介质损耗和频率、温度的关系

7.2.3无机介质的损耗

7.3介电强度

7.3.1介质在电场中的破坏

7.3.2热击穿

7.3.3电击穿

7.3.4无机材料的击穿

7.4铁电性

7.4.1铁电体

7.4.2钛酸钡自发极化的微观机理

7.4.3铁电畴

7.4.4铁电体的性能及其应用

7.5压电性

7.5.1压电效应

7.5.2压电振子及其参数

7.5.3压电性与晶体结构

习题

第8章无机材料的磁学性能

8.1物质的磁性

8.1.1磁现象及其物理量

8.1.2磁性的本质

8.1.3磁性的分类

8.2磁畴与磁滞回线

8.2.1磁畴

8.2.2磁滞回线

8.2.3磁导率

8.3铁氧体的磁性与结构

8.3.1尖晶石型铁氧体

8.3.2石榴石型铁氧体

8.3.3磁铅石型铁氧体

8.4铁氧体磁性材料

8.4.1软磁材料

8.4.2硬磁材料

8.4.3旋磁材料

8.4.4矩磁材料

8.4.5压磁材料

习题

参考文献2100433B

本教材是国内该领域同类教材中最早的权威教材，也是后来其他院校自编教材参考的范本，它系统地阐述了无机非金属材料的力学、热学、光学、导电、介电、磁学等性能及其发展和应用，介绍各种重要性能的原理及微观机制、性能的测定方法以及控制和改善性能的措施，各种材料结构与性能的关系，各性能之间的相互制约与变化规律。本书在无机材料的断裂力学及缺陷电导的应用方面的阐述均有特色。本次再版，重新安排了无机材料的力学性能， 扩大了强度及断裂韧性内容，热学、光学、磁学等性能部分也根据教学实践进行了若干改写和充实，并且对介电及导电性能部分增加了应用实例。本书可作为无机非金属材料专业本科生和研究生的教材，相关领域的科技人员也可参考使用。

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

《无机材料实验》选编了与无机材料有关的67个实验，内容涉及到无机材料的众多领域，包括胶凝材料、建筑结构与功能材料、玻璃与陶瓷材料、金属材料等各个方面。书末还收录了《无机材料实验》引用和涉及的有关标准的目录，便于读者参阅和查阅。

无机材料实验作者简介

施惠生，上海市人，工学博士，教授，博士生导师，同济大学环境材料研究所所长。

施惠生教授长期从事材料科学与工程专业的科研与教学工作，主要研究方向是先进土木工程材料和生态环境材料，已出版了《混凝土外加剂实用技术大全》、《生态水泥与废弃物资源化利用技术》、《材料概论》、《无机材料实验》等专著和教材，并发表论文200余篇，主持研究和完成了国家重点基础研究项卧（973项目）、国家高技术研究发展计划项目（863项目）、国家自然科学基金项目等一批重大科研项目。

无机材料实验目录

第一篇 胶凝材料实验

实验1.1 水分、烧失量和不溶物的测定

实验1.2 水泥生料中碳酸钙滴定值的测定

实验1.3 水泥熟料中游离氧化钙的测定

实验1.4 水泥中三氧化硫的测定

实验1.5 混合材料的检验

实验1.6 生石灰消化速度的测定

实验1.7 建筑石膏标准稠度用水量和强度的测定

实验1.8 水泥细度检验——筛析法

实验1.9 水泥密度的测定

实验1.10 水泥比表现积的测定

实验1.11 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性的测定

实验1.12 水泥胶砂强度的检验

实验1.13 水泥胶砂流动度的测定

实验1.14 水泥水化过程的观测——显微镜法

实验1.15 水泥水化热的测定

实验1.16 物料易磨性的测定

实验1.17 水泥生料易烧性的测定

实验1.18 膨胀水泥膨胀率的测定

实验1.19 用结合水法测定水泥水化速度

实验1.20 水泥石中氢氧化钙的分析

实验1.21 硬化自应力水泥中剩余石膏量的分析

实验1.22 水泥-水体系减缩试验

实验1.23 水泥工艺综合

第二篇 建筑结构与功能材料实验

实验2.1 石材密度、表现密度、容积密度、吸水率测定

实验2.2 钢筋拉伸、弯曲试验

实验2.3 木材强度、含水率的测定

实验2.4 混凝土用骨料试验

实验2.5 普通混凝土拌合物稠度、表现密度测定

实验2.6 普通混凝土力学性能试验

实验2.7 建筑砂浆稠度、分层度、抗压强度测定

实验2.8 混凝土抗冻性检验

实验2.9 混凝土外加剂试验

实验2.10 混凝土制品工艺原理试验

实验2.11 烧结普通砖抗压强度试验

实验2.12 绝热材料称态热性能试验

实验2.13 建筑吸声产品吸声系数测量试验

实验2.14 建筑材料色度、白度、光泽度的测量

实验2.15 石油沥针入度、延度、软化点试验

实验2.16 改性沥青防水卷材试验

实验2.17 建筑密封材料试验

实验2.18 建筑防水涂料试验

第三篇 玻璃与陶瓷材料实验

实验3.1 玻璃折射率和平均色散的测定

实验3.2 玻璃密度的测定

实验3.3 玻璃软化温度的测定

实验3.4 玻璃析晶性能的测定

实验3.5 玻璃化学稳定性的测定

实验3.6 玻璃表面张力的测定

实验3.7 玻璃热稳定性的测定

实验3.8 玻璃应力和退火温度的测定

实验3.9 玻璃透过率和光谱的测定

实验3.10 玻璃熔制试验

实验3.11 玻璃（陶瓷）线膨胀系数的测定

实验3.12 可塑性测定

实验3.13 气孔率、吸水率及体系密度测定

实验3.14 陶瓷真比重的测定

实验3.15 陶瓷固体粉料的细度和颗粒度测定

实验3.16 显微硬度测定

实验3.17 介质损耗角正切及介电常数的测定

实验3.18 烧结温度和烧结温度范围测定

实验3.19 泥浆性能测定

实验3.20 白度测定

实验3.21 玻璃（陶瓷）抗折强度的测定

第四篇 金属材料实验

实验4.1 金相显微分析试样的制备

实验4.2 铁碳合金平衡组织的观察

实验4.3 钢淬火、回火后的硬度测定

实验4.4 灰铸铁和球墨铸铁以及铝合金的金相组织观察

实验4.5 Ti-Ni形状记忆合金制备弹簧的测量和计算

附录 本书引用的涉及的有关标准

参考文献2100433B

本书分11章对无机材料的相关知识进行阐述，内容包括无机材料成键本质、无机材料结构与性质的关系、重要的无机材料类型及其相关性能、理想晶体结构、非晶态结构及晶体结构缺陷、无机材料结构和性质相关的基本概念和理论，以及各种不同类型的材料，如玻璃材料、纳米材料、陶瓷材料、半导体材料、纤维材料等目前在国内外顺速发展的的新型无机材料。

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。