無機材料物理性能

本書系統地闡述無機非金屬材料的力學性能(包括受力形變、斷裂與強度)、熱學、光學、導電、介電、磁學等性能及其發展和應用，介紹各種重要性能的原理及微觀機制，性能的測定方法以及控制和改善性能的措施，各種材料結構與性能的關係，各性能之間的相互制約與變化規律。

本書可作為無機非金屬材料專業，包括傳統陶瓷與新型陶瓷、玻璃、半導體、晶體、石墨和金剛石、耐火材料以及建築材料等專業的大學生和研究生教材。對從事材料科學的研究、生產、管理、開發和新技術推廣等的科技人員也是一本合適的參考書。

前言

第一章 無機材料的受力形變

§1.1 無機材料的應力、應變及彈性形變

一、應力

二、應變

三、無機材料的彈性變形行為

§1.2 無機材料中晶相的塑性形變

一、晶格滑移

二、塑性形變的位錯運動理論

三、塑性形變速率對屈服強度的影響

§1.3 無機材料的高溫蠕變

一、高溫蠕變的位錯運動理論

二、擴散蠕變理論

三、晶界蠕變理論

四、影響蠕變的因素

§1.4 高溫下玻璃相的粘性流動

一、流動模型

二、影響粘度的因素

習題

第二章 無機材料的脆性斷裂與強度

§2.1 脆性斷裂現象

一、彈、粘、塑性形變

二、脆性斷裂行為

三、突發性斷裂與裂紋的緩慢生長

§2.2 理論結合強度

§2.3 Griffith微裂紋理論

§2.4 應力場強度因子和平面應變斷裂韌性

一、裂紋擴展方式

二、裂紋尖端應力場分析

三、應力場強度因子及幾何形狀因子

四、臨界應力場強度因子及斷裂韌性

五、裂紋擴展的動力與阻力

六、柔度標定法求幾何形狀因子

七、線彈性計算公式對試件尺寸的要求

八、斷裂韌性的測試方法

§2.5 裂紋的起源與快速擴展

一、裂紋的起源

二、裂紋的快速擴展

三、防止裂紋擴展的措施

§2.6 無機材料中裂紋的亞臨界生長

一、應力腐蝕理論

二、高溫下裂紋尖端的應力空腔作用

三、亞臨界裂紋生長速率與應力場強度因子的關係

四、根據亞臨界裂紋擴展預測材料壽命

五、蠕變斷裂

§2.7 顯微結構對材料脆性斷裂的影響

一、晶粒尺寸

二、氣孔的影響

§2.8 無機材料強度的統計性質

一、無機材料強度波動的分析

二、強度的統計分析

三、求應力函數的方法及韋伯分佈

四、韋伯函數中m及σ0的求法

五、有效體積的計算

六、韋伯統計的應用及實例

七、兩參數韋伯分佈及其應用

§2.9 提高無機材料強度改進材料韌性的途徑

一、微晶、高密度與高純度

……

第三章 無機材料的熱學性能

第四章 無機材料的光學性能

第五章 無機材料的電導

第六章 無機材料的介電性能

第七章 無機材料的磁學性能

附錄1 常用重要公式

附錄2 性能分類、典型材料和應用舉例

書名：無機材料物理性能（第2版）

書號：9787302258544

作者：關振鐸、張中太、焦金生

定價：29.8元

出版日期：2011-12-1

出版社：清華大學出版社

本教材是國內該領域同類教材中最早的權威教材，也是後來其他院校自編教材參考的範本，它系統地闡述了無機非金屬材料的力學、熱學、光學、導電、介電、磁學等性能及其發展和應用，介紹各種重要性能的原理及微觀機制、性能的測定方法以及控制和改善性能的措施，各種材料結構與性能的關係，各性能之間的相互制約與變化規律。本書在無機材料的斷裂力學及缺陷電導的應用方面的闡述均有特色。本次再版，重新安排了無機材料的力學性能，擴大了強度及斷裂韌性內容，熱學、光學、磁學等性能部分也根據教學實踐進行了若干改寫和充實，並且對介電及導電性能部分增加了應用實例。本書可作為無機非金屬材料專業本科生和研究生的教材，相關領域的科技人員也可參考使用。

本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。

第1章無機材料的受力形變

1.1應力與應變

1.1.1應力

1.1.2應變

1.2無機材料的彈性形變

1.2.1各向同性體的彈性常數

1.2.2單晶的彈性常數

1.2.3彈性模量的物理本質

1.2.4多相材料的彈性模量

1.2.5彈性模量的測定

1.3無機材料中晶相的塑性形變

1.3.1晶格滑移

1.3.2塑性形變的位錯運動理論

1.3.3塑性形變速率對屈服強度的影響

1.4高溫下玻璃相的黏性流動

1.4.1流動模型

1.4.2影響黏度的因素

1.5無機材料的高溫蠕變

1.5.1黏彈性與滯彈性

1.5.2高溫蠕變曲線

1.5.3高溫蠕變理論

1.5.4蠕變斷裂

1.5.5影響蠕變的因素

1.6無機材料的超塑性

習題

第2章無機材料的斷裂強度

2.1斷裂強度的微裂紋理論

2.1.1固體材料的理論斷裂強度

2.1.2Griffith微裂紋理論

2.2無機材料中微裂紋的起源

2.2.1無機材料中本徵裂紋的起源

2.2.2表面接觸損傷及機械加工損傷

2.3無機材料斷裂強度測試方法

2.4斷裂強度的統計性質

2.4.1強度的統計分析

2.4.2韋伯函數中m和σ0的求法

2.4.3韋伯統計的應用及實例

2.4.4兩參數韋伯分佈及其應用

2.5顯微結構對無機材料斷裂強度的影響

2.5.1氣孔率的影響

2.5.2晶粒尺寸的影響

習題

無機材料物理性能

目錄

第3章無機材料的斷裂及裂紋擴展

3.1斷裂力學基本概念

3.1.1裂紋系統的機械能釋放率

3.1.2裂紋尖端處的應力場強度

3.1.3臨界應力場強度因子及斷裂韌性

3.1.4平面應變斷裂韌性

3.1.5幾何形狀因子的柔度標定技術

3.2無機材料斷裂韌性測試方法

3.2.1直通切口梁測試技術

3.2.2雙扭法

3.2.3山形切口法

3.3顯微結構對斷裂韌性的影響

3.3.1裂紋偏轉與裂紋偏轉增韌

3.3.2裂紋橋接與裂紋橋接增韌

3.3.3微裂紋增韌與相變增韌

3.3.4裂紋擴展阻力曲線

3.4無機材料中裂紋的緩慢擴展

3.4.1裂紋緩慢擴展v~KⅠ曲線

3.4.2裂紋緩慢擴展機理

3.4.3裂紋緩慢擴展行為研究方法

3.4.4無機材料斷裂壽命預測

3.4.5無機材料的高溫延遲斷裂

3.5無機材料的硬度與壓痕開裂的應用

3.5.1無機材料的硬度及其測試方法

3.5.2無機材料的壓痕開裂及其分類

3.5.3壓痕裂紋在斷裂韌性測試中的應用

習題

第4章無機材料的熱學性能

4.1無機材料的熱容

4.1.1晶態固體熱容的經驗定律和經典理論

4.1.2晶態固體熱容的量子理論

4.1.3無機材料的熱容

4.2無機材料的熱膨脹

4.2.1熱膨脹係數

4.2.2固體材料熱膨脹機理

4.2.3熱膨脹和其他性能的關係

4.2.4多晶體和複合材料的熱膨脹

4.2.5陶瓷品表面釉層的熱膨脹係數

4.3無機材料的熱傳導

4.3.1固體材料熱傳導的宏觀規律

4.3.2固體材料熱傳導的微觀機理

4.3.3影響熱導率的因素

4.3.4某些無機材料的熱導率

4.4無機材料的熱穩定性

4.4.1熱穩定性的評價方法

4.4.2熱應力

4.4.3抗熱衝擊斷裂性能

4.4.4抗熱衝擊損傷性

4.4.5提高抗熱衝擊斷裂性能的措施

4.5無機材料的熔融與分解

4.5.1晶體的熔點與結合能

4.5.2間隙相的熔點

4.5.3升華與分解

習題

第5章無機材料的光學性能

5.1光通過介質的現象

5.1.1折射

5.1.2色散

5.1.3反射

5.2無機材料的透光性

5.2.1介質對光的吸收

5.2.2介質對光的散射

5.2.3無機材料的透光性

5.2.4提高無機材料透光性的措施

5.3界面反射和光澤

5.3.1鏡反射和漫反射

5.3.2光澤

5.4不透明性(乳濁)和半透明性

5.4.1不透明性

5.4.2乳濁劑的成分

5.4.3乳濁機理

5.4.4常用乳濁劑

5.4.5改善乳濁性能的工藝措施

5.4.6半透明性

5.5無機材料的顏色

5.6其他光學性能的應用

習題

第6章無機材料的電導

6.1電導的物理現象

6.1.1電導的宏觀參數

6.1.2電導的物理特性

6.2離子電導

6.2.1載流子濃度

6.2.2離子遷移率

6.2.3離子電導率

6.2.4影響離子電導率的因數

6.2.5固體電解質ZrO2

6.3電子電導

6.3.1電子遷移率

6.3.2載流子濃度

6.3.3電子電導率

6.3.4影響電子電導的因素

6.3.5晶格缺陷與電子電導

6.4玻璃態電導

6.5無機材料的電導

6.5.1多晶多相固體材料的電導

6.5.2次級現象

6.5.3無機材料電導的混合法則

6.6半導體陶瓷的物理效應

6.6.1晶界效應

6.6.2表面效應

6.6.3西貝克效應

6.6.4p?n結

6.7超導體

6.7.1約瑟夫孫效應

6.7.2超導體的應用

習題

第7章無機材料的介電性能

7.1介質的極化

7.1.1極化現象及其物理量

7.1.2克勞修斯？莫索蒂方程

7.1.3電子位移極化

7.1.4離子位移極化

7.1.5鬆弛極化

7.1.6轉向極化

7.1.7空間電荷極化

7.1.8自發極化

7.1.9高介晶體的極化

7.1.10多晶多相無機材料的極化

7.2介質損耗

7.2.1介質損耗的表示方法

7.2.2介質損耗和頻率、溫度的關係

7.2.3無機介質的損耗

7.3介電強度

7.3.1介質在電場中的破壞

7.3.2熱擊穿

7.3.3電擊穿

7.3.4無機材料的擊穿

7.4鐵電性

7.4.1鐵電體

7.4.2鈦酸鋇自發極化的微觀機理

7.4.3鐵電疇

7.4.4鐵電體的性能及其應用

7.5壓電性

7.5.1壓電效應

7.5.2壓電振子及其參數

7.5.3壓電性與晶體結構

習題

第8章無機材料的磁學性能

8.1物質的磁性

8.1.1磁現象及其物理量

8.1.2磁性的本質

8.1.3磁性的分類

8.2磁疇與磁滯回線

8.2.1磁疇

8.2.2磁滯回線

8.2.3磁導率

8.3鐵氧體的磁性與結構

8.3.1尖晶石型鐵氧體

8.3.2石榴石型鐵氧體

8.3.3磁鉛石型鐵氧體

8.4鐵氧體磁性材料

8.4.1軟磁材料

8.4.2硬磁材料

8.4.3旋磁材料

8.4.4矩磁材料

8.4.5壓磁材料

習題

參考文獻