無機材料科學基礎

《無機材料科學基礎》是高等工科院校無機非金屬材料與工程專業的重要基礎理論課程。《無機材料科學基礎》主要內容有：結晶學基礎、晶體結構與缺陷、熔體和玻璃體、表面與界面、熱力學應用、相平衡、擴散與固相反應、相變、燒結。共九章，每章后附有習題。《無機材料科學基礎》除作教材外，也適於從事無機非金屬材料研製與生產的科技人員參考。

第一章結晶學基礎

§1—1 晶體的基本概念與性質

一、晶體的基本概念

二、晶體的基本性質

§1—2 晶體的宏觀對稱性

一、對稱的概念

二、晶體的對稱要素

三、對稱要素的組合及對稱型

§1—3 晶體的對稱分類

§1—4 晶體定向和結晶符號

一、晶體定向和整數定律

二、各晶系晶體的定向法則

三、結晶符號

§1—5 晶體的理想形狀

一、單形的概念

二、聚形的概念

§1—6 晶體結構的基本特徵

一、單位平行六面體的劃分

二、14種布拉維格子

三、晶胞的概念

四、晶體的微觀對稱要素

五、空間群的概念

§1—7 晶體化學基本原理

一、原子半徑和離子半徑

二、球體緊密堆積原理

三、配位數和配位多面體

四、離子的極化

五、電負性

六、鮑林規則

七、晶體場理論和配位場理論

習題

第二章 晶體結構與晶體中的缺陷

§2—1 典型結構類型

一、金剛石結構

二、石墨結構

三、NaC1型結構

四、CsC1型結構

五、β一ZnS(閃鋅礦)型結構

六、α一ZnS(纖鋅礦)型結構

七、CaF2(螢石)型結構

八、TiO2(金紅石)型結構

九、CdI2(碘化鎘)型結構

十、α—A12O3(剛玉)型結構

十一、CaTiO3(鈣鈦礦)型結構

十二、MgA12O4(尖晶石)型結構

§2—2 硅酸鹽晶體結構

一、島狀結構

二、組群狀結構

三、鏈狀結構

四、層狀結構

五、架狀結構

§2—3 晶體結構缺陷

一、點缺陷

二、固溶體

三、非化學計量化合物

四、固溶體的研究方法

五、線缺陷(位錯)

習題

第三章 熔體和玻璃體

§3—1 熔體的結構聚合物理論

一、聚合物的形成

二、聚合物濃度計演演算法

三、聚合物結構模型

§3—2 熔體的性質

一、粘度

二、表面張力一表面能

§3—3 玻璃的通性

一、各向同性

二、介穩性

三、熔融態向玻璃態轉化的可逆與漸變性

四、熔融態向玻璃態轉化時物理、化學性質隨溫度變化的連續性

§3—4 玻璃的形成

一、玻璃態物質的形成方法簡介

二、玻璃形成的熱力學觀點

三、形成玻璃的動力學手段

四、玻璃形成的結晶化學條件

§3—5 玻璃的結構

一、晶子假說

二、無規則網路假說

§3—6 常見玻璃類型

一、硅酸鹽玻璃

二、硼酸鹽玻璃

習題

第四章 表面與界面

§4—1 固體的表面

一、固體表面的特徵

二、晶體表面結構

三、固體的表面能

§4—2 界面行為

一、彎曲表面效應

二、潤濕與粘附

三、吸附與表面改性

§4—3 晶界

一、晶界結構與分類

二、多晶體的組織

三、晶界應力

四、晶界電荷

§4—4 粘土一水系統膠體化學

一、粘土的荷電性

二、粘土的離子吸附與交換

三、粘土膠體的電動性質

四、粘土一水系統的膠體性質

五、瘠性料的懸浮與塑化

習題

第五章 熱力學應用

§5—1 熱力學在凝聚態體系中應用的特點

一、化學反應過程的方向性

二、過程產物的穩定性和生成序

三、經典熱力學應用的局限性

§5—2 熱力學應用計算方法

一、經典法

二、①函數法

三、△G計演演算法舉例

§5—3 熱力學應用實例

一、純固相參與的固相反應

二、伴有氣相參與的固相反應

三、伴有熔體參與的固相反應

四、反應熱平衡計算

五、金屬氧化物的高溫穩定性

§5—4 相圖熱力學基本原理

一、自由能一組成曲線

二、自由能一組成曲線相互關係的確定

三、從自由能一組成曲線推導相圖舉例

習題

第六章 相平衡

§6—1 硅酸鹽系統相平衡特點

一、熱力學平衡態與非平衡態

二、硅酸鹽系統中的組分、相及相律

§6—2 單元系統

一、水型物質與硫型物質

二、具有同質多晶轉變的單元系統相圖

三、Si02系統

四、Zr02系統

§6—3 二元系統

一、二元凝聚系統相圖的基本類型

二、具體二元系統相圖舉例

三、凝聚系統相圖測定方法

§6—4 三元系統

一、三元系統相圖概述

二、其他三元凝聚系統相圖基本類型

三、三元系統相圖舉例

§6—5 四元系統

一、四元系統組成表示方法

二、簡單四元系統

三、生成化合物的四元系統

四、CaO-C2S-C12A7一C4AF系統

§6—6 交互三元系統

一、組成表示方法

二、狀態圖

習題

第七章 擴散與固相反應

第八章 相變

第九章 燒結

附錄

參考文獻

當今世界經濟的騰飛和高科學技術的崛起是以信息科學、生命科學和材料科學為三大支柱，將人類的物質文明推向嶄新的21世紀。材料是一切技術發展的物質基礎，材料也是人類進化的重要里程碑。人類文明的發展也是以石器時代、青銅器時代、鐵器時代來劃分，即以材料進化為主要標誌的。材料的製造由簡單到複雜，由以經驗為主到以科學知識為基礎的發展過程，逐漸形成了一門新興的邊緣學科——材料科學。

材料科學是研究材料的組分、結構與性能之間相互關係和變化規律的一門應用基礎科學。它所包含的內容組成了一個以固體的“結構”、“化學反應”、“物理性能”及“材料工藝”為頂點的四面體，因而它是具有立體性質的一個科學領域。材料科學的發展對金屬、有機高分子和無機非金屬材料的研製與生產起了巨大的推進作用。它是研究材料共性規律的一門學科。

金屬、有機和無機三大材料，由於其各自分子或原子鍵合方式不同，它們既有相同的基礎理論和規律，也有各自獨特的結構組織和性質之間的變化規律。無機材料是各種非金屬無機物固體材料的統稱。無機材料中最傳統的基礎是硅酸鹽製品。隨著工業水平的提高和高科技的發展，硅酸鹽工藝已不局限於僅僅製造陶瓷、玻璃、水泥和耐火製品，而發展了一系列不含硅的氧化物、氮化物、非晶態薄膜、碳硼纖維等無機新型材料。為此，將本教材原有名稱“硅酸鹽物理化學”更名為“無機材料科學基礎”，既是適應新型無機材料飛速發展的需要，又能使本專業基礎理論知識與“材料科學”這門學科相對應。