无机材料物理性能（第2版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材·材料科学与流工程系列 [Physical Properties of Inorganic Materials（Second Edition）] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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关振铎，张中太，焦金生 著

图书标签:

• 无机材料
• 物理性能
• 材料科学
• 固体物理
• 高等教育
• 教材
• 材料工程
• 物理学
• 无机化学
• 规划教材

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302258544

版次：2

商品编码：12185682

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

外文名称：Physical Properties of Inorganic Materials（Second Edition）

开本：16开

出版时间：2011-06-01

用纸：胶版

内容简介

　　《无机材料物理性能（第2版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材·材料科学与流工程系列》是国内该领域同类教材中*早的教材，也是后来成为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，介绍了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。
　　《无机材料物理性能（第2版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材·材料科学与流工程系列》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。
　　《无机材料物理性能（第2版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材·材料科学与流工程系列》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。
　　《无机材料物理性能（第2版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材·材料科学与流工程系列》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

内页插图

目录

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
2．1．2 Griffith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和盯。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

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～K1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
……

第4章 无机材料的热学性能
第5章 无机材料的光学性能
第6章 无机材料的电导
第7章 无机材料的介电性能
第8章 无机材料的磁学性能
参考文献

前言/序言

　　本书是关振铎、张中太、焦金生三位前辈编著的《无机材料物理性能》的第2版。从本书的第1版正式出版到现在，已经过去了整整20年。在这20年间，国内众多高校都采用了本书作为无机非金属材料专业本科生和研究生的教科书或主要教学参考书。本书多次重印，总印数已经高达几万册，仍然有供不应求之势。清华大学出版社在对本书的读者群进行了深入调研的基础上，多次就出版第2版事宜与作者沟通协商；只是由于三位前辈或年事渐高或工作性质变化，精力和体力都无法承担起对本书进行再度修订的工作。因此，受关振铎和张中太两位前辈的委托，我们于2007年年末在两位前辈的指导下开始了对本书进行修订的尝试。
　　我们是本书第1版的第一批读者；确切地说，我们应该是本书最早的一批读者。20世纪80年代中期，当本书刚刚开始以油印本的形式作为清华大学化工系无机非金属材料专业本科生教材使用的时候，我们就先后手捧着这本教材坐在教室里聆听过关振铎和张中太两位前辈的讲授。而后，我们又先后分别进入了关振铎教授和张中太教授的课题组，分别追随两位前辈开始了科研生涯；在此后20多年的工作中，这本书一直都是我们案头必备的参考书之一。
　　20年来，我们也接触了国内许多高校的教师和学生。从他们的言谈之间，我们能够强烈地感受到本书在国内无机非金属材料专业的教学和科研工作中所发挥出的巨大作用。毫不夸张地说，读过本书的人无不对本书给予了极高的评价和赞赏。我们深深知道，这种极高的评价和赞赏不仅仅是因为本书是国内第一部关于无机材料物理性能的专业教科书，而且还因为本书在很大程度上反映出了作者深厚的学术功底和丰富的教学经验：深厚的学术功底决定了本书的科学性，丰富的教学经验则决定了本书的可读性。
　　20年来，以高性能陶瓷为主要代表的无机材料得到了突飞猛进的发展；相应地，与无机材料物理性能的理论探索和实验研究也取得了极为丰硕的新成果。然而，当开始对本书进行修订的时候，我们发现几乎所有的新进展和新成果所依赖的基本概念、基本理论和基本实验技术在第1版中都或多或少地有所反映。作为一部主要面向本科生的教材，本书第1版无疑是成功的。
　　因此，与第1版相比，我们最终完成的第2版在内容上没有实质性的变化，只是为了教学上的方便，将第1版的第2章“无机材料的脆性断裂与强度”分成了两章，即第2版中的第2章“无机材料的断裂强度”和第3章“无机材料的断裂及裂纹扩展”。此外，针对第1版中少量未能深入展开的内容进行了适当的扩充和完善。为了使读者在正式阅读之前对本书的内容及背景有所了解，第2版保留了第1版的前言。。
　　正是因为与第1版相比没有实质性的变化，而我们只是做了一些力所能及的文字修订工作而已，我们认为本书的署名应该仍然维持原状，以尊重三位前辈为撰写本书所付出的心血。只是作为第2版文字的责任人，我们在这里需要说明一下：在第2版中，龚江宏承担了第1～5章的修订工作，唐子龙承担了第6～8章的修订工作。全书由龚江宏统稿。
　　在本书第2版交付印刷之际，我们谨向关振铎、张中太、焦金生三位前辈表示由衷的敬意，并衷心希望这个修订本的出版能够使他们感到满意和欣慰。

现代材料科学的基石：深度探索无机材料的物理世界 一、引言：为何理解无机材料的物理性能至关重要？ 材料是人类文明进步的驱动力。从古老的石器时代到当今的信息时代，材料的革新始终伴随着技术的飞跃。而在所有材料体系中，无机材料以其独特而强大的性能，在科学研究、工业生产以及日常生活的方方面面扮演着不可或缺的角色。无论是支撑摩天大楼的钢筋混凝土，驱动电子设备的半导体芯片，还是守护健康的医疗器械，其核心功能无不依赖于背后深刻的物理学原理。 本书，一本集理论深度与实践指导于一体的著作，旨在带领读者深入探索无机材料的物理性能。我们不局限于对常见材料的简单罗列，而是致力于揭示其内部结构的精妙，理解宏观物理现象背后的微观机制。通过扎实的物理学理论，结合丰富的实验证据和前沿的材料设计思想，本书将勾勒出一幅完整而生动的无机材料物理性能画卷。 本书的价值，不仅在于提供一套系统性的知识体系，更在于培养读者分析和解决实际问题的能力。在瞬息万变的科技领域，对材料物理性能的深刻理解，是开发新材料、优化现有材料、解决工程难题的关键。本书将成为材料科学与工程领域师生、研究人员以及相关产业从业者必备的参考工具。 二、晶体结构与缺陷：万物的骨骼与“瑕疵” 无机材料的物理性能，其根源可以追溯到原子层面的排列方式——晶体结构。本书将从基础的晶格、晶面、晶向概念出发，详细阐述各种常见的无机晶体结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）、六方密堆积（HCP）以及更为复杂的结构。我们将探讨不同结构对材料密度、熔点、硬度等基本物理性质的影响，并引入X射线衍射（XRD）等关键实验技术，教你如何“看透”材料的骨骼。 然而，理想的晶体在现实中几乎不存在。晶体缺陷，无论是点缺陷（空位、填隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）还是面缺陷（晶界、畴界），都对材料的物理性能产生着至关重要的影响。本书将深入剖析这些缺陷的形成机制、类型及其对材料力学性能（如强度、塑性）、电学性能（如导电性、介电性）以及光学性能（如透明度、发光）的显著改变。理解缺陷，是理解材料为何“并非完美”却能发挥卓越功能的关键。例如，通过控制位错密度，可以显著提高金属的强度；而精心设计的点缺陷，则是催化剂和发光材料功能实现的基石。 三、力学性能：承受与变形的艺术 材料在承受外力时表现出的行为，是其最重要的物理性能之一。本书将系统讲解无机材料的力学性能，包括弹性（应力与应变的关系、杨氏模量、泊松比）、塑性（屈服强度、抗拉强度、延伸率、断裂韧性）以及断裂行为（脆性断裂、韧性断裂）。我们将深入探讨不同材料体系（金属、陶瓷、聚合物复合材料等）的力学特性差异，并分析影响这些性能的微观因素，如晶体结构、晶粒尺寸、第二相粒子、强化机制（固溶强化、沉淀强化、晶界强化、位错滑移阻碍等）以及缺陷的存在。 除了静态力学性能，本书还将关注材料在动态载荷下的表现，如疲劳（材料在反复应力作用下的失效）和蠕变（材料在恒定应力作用下随时间发生的缓慢变形）。这些性能对于许多工程应用至关重要，例如航空航天部件、桥梁结构以及高温工作环境下的机械设备。本书将介绍评估这些性能的实验方法，并探讨如何通过材料设计和工艺控制来提升其抗疲劳和抗蠕变能力。 四、热学性能：能量的流动与储存 热学性能描述了材料与热能相互作用的能力，包括热导率、热容、热膨胀系数以及相变行为。本书将详细阐述这些性能的物理起源。例如，热导率主要由晶格振动（声子）和载流子（电子或空穴）的散射决定，而热容则反映了材料吸收热量以提高温度的能力，与原子的振动自由度密切相关。 本书将深入探讨不同无机材料在不同温度范围内的热学行为。例如，金属通常具有较高的热导率，使其成为良好的散热材料；而陶瓷材料则多为热的绝缘体，适用于高温隔热。热膨胀系数则关乎材料在温度变化时尺寸的改变，对于精确制造和可靠运行的设备至关重要。相变，如固态相变和熔化，是材料在特定温度下结构和性能发生剧烈变化的现象，本书将分析其热力学驱动力以及对材料宏观性质的影响。 五、电学性能：电流的穿行与储存 电学性能是现代电子和信息技术的核心。本书将深入剖析无机材料的电学特性，从导体、绝缘体到半导体，逐一揭示其背后的物理机制。我们将详细介绍欧姆定律、电阻率、电导率、介电常数、击穿强度等基本概念，并探讨材料的微观结构（晶体结构、缺陷、晶界）对其电学性能的影响。 对于导体，我们将讨论自由电子的运动以及散射机制。对于绝缘体，则会深入研究其能带结构，解释为何电子难以跃迁。而半导体，作为现代电子器件的基石，将是本书的重点之一。我们将详细讲解本征半导体和杂质半导体的导电机制，以及PN结的形成和特性，为理解二极管、晶体管等器件奠定坚实基础。此外，本书还将涉及铁电材料、压电材料、热电材料等功能性无机材料的电学特性及其应用。 六、磁学性能：磁性的奥秘与应用 磁学性能是材料在磁场中表现出的独特性质。本书将对无机材料的磁学性能进行系统性的阐述，包括抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性等。我们将从电子的自旋和轨道运动出发，解释不同磁性的微观起源，并引入磁畴、磁畴壁、矫顽力、磁导率等关键概念。 本书将详细介绍不同磁性材料的晶体结构与磁性能之间的关联。例如，铁磁性材料，如铁、钴、镍及其合金，因其强大的磁性而广泛应用于变压器、电动机和磁记录介质。反铁磁性和亚铁磁性材料则在磁性传感器和存储器件中发挥着重要作用。此外，我们还将探讨磁光效应、磁致伸缩效应等耦合效应，展示磁性材料在信息存储、能量转换等领域的巨大潜力。 七、光学性能：光与物质的互动 光学性能决定了材料与光相互作用的方式，包括反射、折射、吸收、透射和发光。本书将深入探讨无机材料的这一重要属性。我们将从原子和电子的能级结构出发，解释材料为何呈现出不同的颜色，为何能够透明或不透明。 本书将详细介绍不同类型的光学材料。例如，透明陶瓷和玻璃是光学元件、显示器和通信器件的关键材料。半导体材料的光学特性，如吸收光谱和发光光谱，是制造LED、激光器以及光伏电池的基础。此外，我们还将探讨光学薄膜、非线性光学材料等前沿领域，展示无机材料在光电子学和光子学领域的广阔应用前景。 八、先进材料与未来展望 在系统阐述了无机材料的基本物理性能之后，本书将目光投向更广阔的领域。我们将介绍一系列具有代表性的先进无机材料，例如高性能陶瓷、金属间化合物、纳米材料、智能材料等，并探讨它们独特的物理性能如何驱动新技术的诞生。 例如，纳米材料因其尺寸效应和表面效应，展现出与宏观材料截然不同的物理性能，在催化、能源存储、生物医学等领域具有革命性的潜力。智能材料能够根据外界刺激（如温度、电场、磁场）改变其性能，为自适应结构、传感器和执行器等应用提供了可能。 本书的最终目标，是激发读者对无机材料科学的深厚兴趣，培养他们独立思考和创新的能力。我们相信，对无机材料物理性能的深刻理解，是解决当今世界面临的能源、环境、健康等重大挑战的关键。随着科学技术的不断发展，无机材料领域仍将是充满活力和机遇的舞台，期待读者们在其中贡献自己的智慧和力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计也是值得称赞的一点。每一页的行间距、字间距都恰到好处，不会显得过于拥挤，也不会显得过于疏松，整体阅读起来非常舒适。章节标题、小标题的区分也很清晰，方便我快速定位到我想要查找的内容。而且，书中对公式的排版也十分规范，清晰易懂，这对于理解复杂的数学推导至关重要。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我注意到这本书的语言风格非常专业而准确，用词严谨，表达清晰。作者在描述复杂的物理现象时，力求用最精确的术语来定义，同时又避免使用过于晦涩难懂的专业术语，或者是在使用时会给出相应的解释。这使得即使是接触这个领域不久的学生，也能够相对容易地理解其含义。而且，全书的语言风格统一，没有出现前后矛盾或者含糊不清的表述，这保证了阅读的连贯性和信息的准确性。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本书，最直观的感受就是其体系的严谨性。它似乎遵循着一种由浅入深的逻辑顺序，从最基础的原子结构和晶体学概念出发，逐步深入到各种物理性能的微观机制和宏观表现。这种循序渐进的编排方式，对于我们这些初学者来说，无疑是一种福音。我尤其欣赏其中对理论概念的阐述方式，它并没有生硬地堆砌公式和定理，而是常常辅以通俗易懂的类比和生动的物理图像，帮助我们理解抽象的概念。例如，在讲解晶格振动的章节，作者并没有止步于理论推导，而是通过一些生活中的例子，比如空气中的声波传播，来类比声子在晶体中的行为，这种方式极大地降低了理解的门槛。

评分☆☆☆☆☆

这本书在问题的设置和习题的难度梯度上，做得非常到位。在每个章节的末尾，都配备了不同难度和类型的习题，从基础概念的巩固，到复杂问题的分析和计算，再到一些开放性的思考题，都涵盖得比较全面。这让我能够通过练习来检验自己对知识的掌握程度，并且能够逐步提升解决问题的能力。对于一些具有挑战性的习题，书中还提供了详细的解题思路和方法指导，这对于我这样的初学者来说，无疑是莫大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度，完全能够满足普通高等教育的需求。它不仅覆盖了无机材料物理性能的各个主要方面，而且在每个方面都进行了深入的探讨。从晶体结构、缺陷，到电、磁、光、热、力学性能，再到纳米材料和复合材料的特殊性能，几乎涵盖了该领域的核心知识。对于想要系统学习无机材料物理性能的学生来说，这本书无疑是一本非常全面且权威的参考书，能够为打下坚实的理论基础提供重要的支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献和索引部分做得非常详尽。每次阅读过程中，当我遇到一个感兴趣的概念或者想深入了解某个特定的研究方向时，都可以非常方便地在参考文献中找到相关的原始文献。这种严谨的学术态度，为我进一步的学习和研究打下了坚实的基础。而且，索引的设置也非常合理，无论是按关键词还是按章节查找，都能够快速定位到相关内容，这极大地提高了我的查阅效率，节省了我宝贵的时间。

评分☆☆☆☆☆

这本书在案例分析的深度和广度上，给我留下了深刻的印象。它不仅仅是停留在理论层面的讲解，更重要的是将这些理论知识与实际的材料应用紧密结合起来。例如，在讨论陶瓷材料的力学性能时，书中不仅仅详细阐述了晶界、位错等微观结构对强度的影响，还深入分析了不同烧结工艺对这些微观结构的影响，以及最终如何通过调控工艺来获得具有特定力学性能的陶瓷制品。这样的案例分析，让我能够清晰地看到理论知识是如何转化为实际生产力，也让我对无机材料的实际应用有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

在阅读的过程中，我发现这本书在内容更新方面做得相当不错。虽然是第二版，但其中涉及的许多概念和理论，都能够反映出近年来无机材料领域的一些前沿进展。例如，在纳米材料的物理性能章节，我看到了关于量子尺寸效应的最新研究成果介绍，这让我感觉这本书并没有停滞在过去的知识点上，而是紧跟时代发展的步伐，这对于我们学习最新知识的学生来说，是非常宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

本书在图文结合的处理上，堪称典范。它不仅仅满足于文字的叙述，更善于利用高质量的插图、图表和照片来辅助说明。例如，在介绍各种晶体结构时，书中提供的三维模型图清晰明了，远胜于文字描述；在展示材料的微观形貌时，扫描电镜和透射电镜的照片直观地呈现了材料的真实结构；而那些数据图表，如温度与电阻率的关系曲线，更是直观地展现了材料的物理特性。这种图文并茂的呈现方式，极大地提升了阅读的趣味性和信息传递的效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很有质感，封面采用了比较沉稳的蓝色调，辅以银色的书名和作者信息，整体散发出一种严谨而专业的学术气息。拿到手中，纸张的厚度适中，触感光滑但不失韧性，翻阅时不易产生折痕，这对于一本需要经常翻阅查阅的教材来说，无疑是非常重要的考量。书本的印刷质量也相当不错，文字清晰锐利，图片的线条和色彩都还原得比较到位，尤其是那些复杂的物理模型图和实验数据图表，在细节处理上毫不含糊，这让我在阅读时能够更专注于内容本身，而不是被模糊不清的图像所困扰。

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