具体描述
内容简介
本书为普通高等教育“十一五”规划教材，中国石油和化学工业优秀出版物奖（教材奖）一等奖获奖教材，北京市高等教育精品教材。本书主要描述材料中的物理现象及其本质机理和应用。本书分为10章，分别是材料的晶态结构、晶体缺陷、材料的固态相变、材料的固态扩散、材料的电子理论、材料的电学性能、材料的磁学性能、材料的热学性能、材料的力学性能、材料的光学性能。为便于学习使用，在每章后附有思考题和习题。本书可作为材料科学与工程等工科专业材料物理课程的教材，也可作为相近专业研究生和本科生的教材和参考书以及材料科学工作者和材料工程技术人员的参考书。
作者简介
李志林，北京化工大学材料科学与工程学院，教授，主要从事合金的电子结构与成分设计、电化学诱导相变、电催化材料的合成与制备等方面的研究。承担省部级以上科研项目和企业合作研究项目20余项，发表研究论文70余篇，其中30余篇被SCI收录，出版专著1部，教材1部，申请国家发明专利5项，获省部级科技奖励2项。主持和省部级特色专业建设项目各1项。主讲研究生课程《固体与分子经验电子理论》、《合金价电子结构与成分设计》、《固体科学中的空间群》、《材料结构与性能》、《材料物理》等5门，本科生课程《材料物理》、《材料性能基础》、《材料科学研究方法》、《金属热处理原理》、《金属学》、《热处理车间设计》、《专业英语》、《金属学及热处理》、《机械工程材料》等9门。主编的教材《材料物理》入选国家“十一五”规划教材，2010年获中国石油和化学工业联合会颁发的中国石油和化学工业优秀出版物奖（教材奖）一等奖，2011年被北京市教育委员会评为北京市高等教育精品教材。
目录
第1章材料的晶态结构/ 11.1晶体学基础1
1.1.1点阵和晶胞1
1.1.2晶向指数和晶面指数6
1.1.3晶面间距8
1.1.4非晶态材料的结构10
1.1.5准晶体的结构11
1.2金属材料的结构12
1.2.1纯金属的典型晶体结构13
1.2.2合金相结构17
1.3陶瓷材料的结构26
1.3.1特种陶瓷的结构27
1.3.2硅酸盐的晶体结构29
1.3.3玻璃的结构32
1.4低维材料的结构34
1.4.1薄膜的形成过程34
1.4.2薄膜的结构37
思考题和习题40
第2章晶体缺陷/ 42
2.1晶体缺陷概述42
2.2点缺陷43
2.2.1肖特基缺陷和弗兰克尔缺陷43
2.2.2点缺陷的特点43
2.2.3点缺陷的平衡浓度44
2.2.4空位形成能45
2.2.5点缺陷对性能的影响45
2.2.6过饱和点缺陷46
2.3位错46
2.3.1位错的发现46
2.3.2位错的概念和柏氏矢量48
2.3.3位错的运动52
2.3.4位错对晶体性能的影响55
2.4面缺陷56
2.4.1晶界56
2.4.2堆垛层错61
2.4.3孪晶界62
2.4.4外表面63
2.4.5相界面64
思考题和习题65
第3章材料的固态相变/ 67
3.1固态相变的概念及分类67
3.1.1相变的基本概念67
3.1.2固态相变的一般特点68
3.1.3固态相变的分类70
3.2多晶型性转变73
3.2.1多晶型性转变的相变驱动力74
3.2.2多晶型性转变的相变过程74
3.3共析转变75
3.3.1共析转变的热力学75
3.3.2共析转变的过程76
3.3.3共析转变的动力学78
3.4马氏体转变79
3.4.1马氏体的概念79
3.4.2马氏体转变的特点80
3.4.3马氏体转变的动力学81
3.4.4马氏体转变的热力学84
3.4.5马氏体的组织形态86
3.4.6马氏体的转变机制87
3.4.7热弹性马氏体与形状记忆效应90
3.5贝氏体转变94
3.5.1贝氏体的组织形态94
3.5.2贝氏体转变的动力学96
3.5.3贝氏体转变的特点96
3.5.4贝氏体转变的机制97
3.5.5贝氏体的定义98
3.6玻璃态转变和非晶态合金98
3.6.1非晶态转变和玻璃化温度98
3.6.2非晶态合金的形成99
思考题和习题101
第4章材料的固态扩散/ 103
4.1扩散动力学103
4.1.1扩散第一定律103
4.1.2扩散第二定律104
4.2扩散机制109
4.2.1间隙扩散109
4.2.2置换扩散111
4.2.3晶界扩散和位错扩散113
4.3上坡扩散114
4.4影响扩散的因素115
4.4.1温度116
4.4.2固溶体类型116
4.4.3晶体结构116
4.4.4溶质浓度117
4.4.5第三组元117
4.4.6晶体缺陷118
思考题和习题119
第5章材料的电子理论/ 120
5.1波函数和薛定格方程120
5.1.1微观粒子的波粒二象性120
5.1.2波函数和薛定格方程121
5.2经典统计和量子统计124
5.3自由电子假设126
5.3.1经典自由电子理论126
5.3.2量子自由电子理论126
5.4能带理论133
5.4.1近(准)自由电子近似和能带134
5.4.2布里渊区137
5.4.3近自由电子近似下的状态密度140
5.4.4能带理论对材料导电性的解释140
思考题和习题142
第6章材料的电学性能/ 144
6.1金属导体的导电性144
6.1.1自由电子近似下的导电性144
6.1.2能带理论下的导电性145
6.1.3导电性与温度的关系146
6.1.4电导功能材料148
6.2半导体的导电性150
6.2.1本征半导体150
6.2.2杂质半导体152
6.2.3霍尔效应156
6.3离子晶体的导电性157
6.3.1离子导电的理论158
6.3.2离子导电的影响因素161
6.3.3快离子导体162
6.4超导电性163
6.4.1超导现象163
6.4.2超导理论166
6.4.3超导研究的进展及其应用169
6.5热电效应1716.5.1热电势171
6.5.2塞贝克效应172
6.5.3珀耳帖效应173
6.6材料的介电性能174
6.6.1电介质的极化174
6.6.2介电损耗178
6.6.3介电体击穿181
思考题和习题183
第7章材料的磁学性能/ 186
7.1材料磁性能的表征参量和材料
磁化的分类186
7.1.1材料磁性能的表征参量186
7.1.2材料磁化的分类187
7.2孤立原子的磁矩188
7.2.1电子和原子核的磁矩188
7.2.2原子的磁矩190
7.3抗磁性和顺磁性191
7.3.1抗磁性192
7.3.2顺磁性193
7.4铁磁性194
7.4.1铁磁体磁化的现象194
7.4.2铁磁体的自发磁化198
7.4.3铁磁体的技术磁化204
7.5强磁材料209
7.5.1软磁材料209
7.5.2硬磁材料210
7.5.3磁记录材料210
思考题和习题211
第8章材料的热学性能/ 213
8.1材料的热容213
8.1.1杜隆�茬晏娑�律213
8.1.2热容的量子理论214
8.1.3实际材料的热容217
8.1.4热分析法219
8.2材料的热传导220
8.2.1热传导的宏观现象220
8.2.2热传导的机理221
8.2.3实际材料的导热222
8.3材料的热膨胀225
8.3.1热膨胀的宏观现象225
8.3.2热膨胀的微观机理226
8.3.3热膨胀系数与其他物理量的
关系228
8.3.4实际材料的热膨胀230
8.3.5膨胀分析和膨胀合金231
8.4材料的热稳定性233
8.4.1热应力233
8.4.2抗热冲击断裂性能234
8.4.3实际材料热稳定性的表征238
思考题和习题239
第9章材料的力学性能/ 241
9.1材料的力学性能指标241
9.1.1应力和应变241
9.1.2材料的静载力学性能指标242
9.1.3硬度245
9.2材料的变形247
9.2.1晶体的弹性变形247
9.2.2晶体的塑性变形254
9.2.3晶体的蠕变259
9.2.4材料的黏性流动和黏弹性261
9.3材料的断裂263
9.3.1理论断裂强度263
9.3.2格里菲斯断裂强度理论264
9.3.3材料断裂的过程267
9.4材料的断裂韧性273
9.4.1裂纹尖端应力场强度因子KⅠ
及断裂韧性KⅠc273
9.4.2裂纹尖端应力的塑性变形区修正275
9.4.3陶瓷材料的强韧化方法278
9.5材料的疲劳280
9.5.1疲劳现象和疲劳极限281
9.5.2疲劳破坏的微观机制282
9.6材料的抗冲击性能284
9.6.1冲击韧性试验284
9.6.2金属材料的冷脆285
思考题和习题286
第10章材料的光学性能/ 289
10.1光与材料的作用289
10.1.1光的物理本质289
10.1.2光与材料作用的一般规律290
10.1.3金属材料对光的吸收和反射291
10.1.4非金属材料对光的反应292
10.2材料的发光和激光302
10.2.1发光和热辐射302
10.2.2激光的产生303
10.3光学材料306
10.3.1发光材料306
10.3.2固体激光工作物质307
10.3.3光导纤维307
思考题和习题309
附录物理常量表/311
参考文献/312
前言/序言
用户评价
我是一名在电子封装领域工作的工程师。我知道，电子器件的可靠性和性能在很大程度上取决于封装材料的选择和设计。这本书的《材料物理》名字，让我觉得它可能能为我提供关于电子封装材料的深层物理理解。我特别关注书中关于电子材料的导电性、导热性以及介电性能的讲解。我知道，金属材料（如铜、铝）和半导体材料（如硅）的导电导热性能与材料内部的电子结构和晶格振动密切相关。我希望能从书中了解到不同电子材料的载流子密度、迁移率、费米能级等参数的意义，以及它们如何影响材料的导电导热能力。同时，我也对书中关于介电材料（如氧化铝、氮化硅）的介电常数、损耗等参数非常感兴趣，因为这些参数直接影响到电子器件的工作频率和信号传输的完整性。我期待书中能详细阐述这些参数与材料微观结构、极化机制之间的关系。此外，我也对书中关于热力学在材料性能中的作用的讨论很感兴趣。例如，热膨胀系数的不匹配可能导致封装器件在温度变化过程中产生应力，进而影响其可靠性。我希望能从书中了解到如何通过选择具有合适热膨胀系数的封装材料来减小应力，提高器件的可靠性。这本书的第二版，让我相信它会包含更丰富和更前沿的内容，以适应电子技术快速发展的需求。
评分这本书的封面设计我一直挺喜欢的，那种沉静的蓝色调，加上一点点金属质感的标题字体，总能在我书架上吸引我的目光。当我第一次拿到它的时候，那种厚实的手感就让我觉得分量十足，似乎里面蕴含了无数的知识等待我去发掘。拿到书后，我迫不及待地翻阅了目录，看到里面涵盖了材料科学的方方面面，从最基础的晶体结构，到复杂的相图分析，再到各种先进的材料性能表征方法，都一一列出。我尤其对其中关于半导体材料的章节很感兴趣，因为我目前的工作就和半导体器件的制备息息相关，了解其内在的物理机制对我来说至关重要。我曾经在其他地方零散地接触过一些半导体的知识，但总感觉不够系统，缺乏一个清晰的脉络。这本书的出现，让我看到了将这些分散的知识点串联起来的希望。我期待着书中能详细阐述载流子输运的机制，例如霍尔效应、德拜屏蔽等等，这些都是理解半导体器件工作原理的基础。同时，我也希望它能深入探讨晶格振动对导电性能的影响，以及杂质和缺陷在半导体材料中的作用，这些都是影响材料性能的关键因素。这本书的出版时间是第二版，这让我对它的内容有了更高的期待，毕竟在材料科学这个日新月异的领域，一本好的教材必然会不断更新和完善，以反映最新的研究进展和技术突破。我希望能从中找到一些关于新型半导体材料，比如宽禁带半导体（如氮化镓、碳化硅）在电力电子和射频领域的应用前景的讨论，这些都是当前非常热门的研究方向。
评分我是一名对新能源材料，特别是储能材料感兴趣的学生。我知道，储能材料在锂离子电池、超级电容器等领域扮演着至关重要的角色，而理解这些材料的物理学原理是进行创新性研究的基础。这本书的名字《材料物理》，让我觉得它可能为我提供相关的理论支持。我特别期待书中能对储能材料的电化学性质和离子输运机制进行深入的讲解。我知道，锂离子电池的正负极材料、电解质等都对其储能性能有着决定性的影响。我希望能从书中了解到这些材料的晶体结构、相组成以及这些因素如何影响锂离子的嵌入/脱出动力学和离子电导率。我非常期待看到书中关于法拉第过程、浓差极化等电化学概念的详细解释，以及如何利用这些概念来分析和优化储能器件的性能。同时，我也对书中关于材料的微观结构与电化学性能之间关系的讨论很感兴趣。例如，纳米结构的材料如何提高其比表面积和离子扩散速率，从而提升储能密度和功率密度。这本书的第二版，让我对其中内容的更新和前沿性有了更高的期待，希望它能包含一些关于新型储能材料，比如固态电解质、钙钛矿太阳能电池等的相关物理原理的探讨。
评分作为一个对陶瓷材料特别着迷的爱好者，我一直想找到一本能够全面深入讲解陶瓷材料科学的书籍。这本书虽然名字叫“材料物理”，但它涵盖的范围很广，我很期待它能在陶瓷材料的部分给我带来惊喜。我尤其对陶瓷的晶体结构、相组成以及显微结构和性能之间的关系非常感兴趣。我知道，陶瓷材料的性能，比如强度、硬度、耐高温性、电学和介电性能，都与其微观结构密切相关。我希望书中能详细讲解不同晶体结构的陶瓷材料，例如氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等的特点，以及它们在不同温度和气氛下的稳定性。我特别期待看到关于陶瓷材料的烧结过程的论述。烧结是陶瓷加工中至关重要的一步，它决定了陶瓷的密度、微观结构和最终性能。我希望能了解不同烧结技术，比如固相烧结、液相烧结、放电等离子烧结等原理，以及它们对陶瓷性能的影响。另外，我也对书中关于陶瓷材料的力学性能和失效机理的讨论很感兴趣。我知道陶瓷材料通常脆性较大，容易发生断裂。我希望能从书中了解到如何通过优化成分和微观结构来提高陶瓷材料的断裂韧性，以及陶瓷材料常见的失效模式，比如疲劳、蠕变等。这本书的第二版，让我相信它会包含更丰富的案例和最新的研究进展，这对我来说非常宝贵。
评分我是一名对高分子材料情有独钟的学生。在学习过程中，我发现高分子材料的结构和性能之间有着极其复杂而有趣的联系。这本书虽然不是专门针对高分子材料的，但我相信它在材料物理的基础理论方面，能够为我提供很好的支撑。我尤其对书中关于高分子链的结构、构象以及分子运动的讨论非常期待。我知道，高分子材料的玻璃化转变温度、结晶行为、力学性能等都与分子链的自由度、链段运动能力以及分子链之间的相互作用密切相关。我希望能从书中了解到高分子链的卷曲、拉伸等构象变化是如何影响材料宏观性能的。我非常期待看到书中关于高分子链动力学，例如瑞利运动、扩散过程等方面的讲解，以及这些动力学过程如何影响高分子材料的蠕变、应力松弛等行为。另外，我也对书中关于高分子材料的相态行为，比如溶液、凝胶、液晶等相态的形成和性质的讨论很感兴趣。我知道，通过控制高分子材料的相态，可以制备出具有特殊性能的功能材料。这本书的第二版，也让我对其中内容的时效性和准确性有了更高的期望，希望它能包含一些关于新型高分子材料，比如生物可降解高分子、导电高分子等的相关物理原理的讲解。
评分我是一名对光学材料领域充满好奇的初学者。我知道，光学材料在信息技术、新能源、医疗等领域有着广泛的应用，但我对它们背后的物理原理了解得还不够深入。这本书的书名《材料物理》，让我觉得它很有可能为我打开一扇理解光学材料物理特性的窗户。我特别期待书中能对光与物质的相互作用进行详细的阐述。我希望能从书中了解到光的吸收、反射、折射、散射等基本光学现象是如何在材料中发生的，以及这些现象与材料的微观结构、电子结构以及能带结构之间的关系。我非常期待看到书中关于各种光学现象的理论模型和数学描述，例如菲涅尔方程、惠更斯原理等，以及如何利用这些理论来设计和优化光学材料。同时，我也对书中关于不同类型光学材料的讨论很感兴趣。例如，透明材料（如玻璃、水晶）、半导体材料（如硅、砷化镓）、金属薄膜等，它们各自具有独特的光学特性，而这些特性又与其材料的物理本质息息相关。我希望能从书中了解到这些材料的光学常数，比如折射率、消光系数等是如何测定的，以及如何通过调控材料的成分和结构来获得所需的光学性能。这本书的第二版，让我对其中内容的全面性和系统性有了更高的期待。
评分我是一名研究生，正在攻读凝聚态物理方向。在学习过程中，我发现对于一些更深入的理论概念，我需要一本能够提供更严谨、更系统讲解的教材。这本书的出版，正好满足了我的这一需求。翻开它，我立刻被书中严谨的逻辑和清晰的论证所吸引。我尤其对其中关于晶体衍射和电子结构计算的部分非常感兴趣。我曾经在一些期刊论文中看到过关于X射线衍射和中子衍射分析材料结构的案例，但始终对其背后的物理原理理解不够透彻。我希望这本书能够详细讲解布拉格定律的推导过程，以及衍射图样与晶体结构的对应关系。同时，我也想深入了解电子结构计算的方法，比如Kohn-Sham方程和密度泛函理论，以及如何通过这些理论来计算材料的能带结构、电子密度和光学性质。这对于理解半导体、超导体等功能材料的物理特性至关重要。我还对书中关于统计物理在材料学中的应用感到期待。例如，如何利用玻尔兹曼分布和吉布斯自由能来解释材料的相变和热力学性质，以及如何通过蒙特卡洛模拟等方法来研究材料的微观结构演化。这些内容将有助于我将凝聚态物理的理论知识与材料科学的研究方向更紧密地结合起来。这本书的第二版，也意味着它可能包含了最新的研究成果和发展，这对于我进行前沿性的学术研究来说，是非常宝贵的。
评分我是一名材料工程师，在金属材料加工领域工作多年。我一直觉得，虽然我在实际操作中积累了不少经验，但总感觉在理论层面有些欠缺，尤其是在理解一些材料性能的深层原因时，会感到力不从心。这本书的出现，对我来说就像是及时雨。我最感兴趣的部分是关于材料的强度和韧性。我知道，通过改变材料的微观组织，比如晶粒尺寸、第二相粒子等，可以显著影响材料的力学性能。这本书的目录里提到了位错理论和强化机制，我非常期待能在这里找到对这些概念的详细解释。我希望能深入理解位错的运动是如何导致材料发生塑性变形的，以及如何通过固溶强化、沉淀强化、晶界强化等机制来提高材料的强度。同时，我也对书中关于断裂机制的讨论很感兴趣，比如脆性断裂和韧性断裂的区别，以及如何通过材料设计来提高材料的断裂韧性，以避免灾难性的断裂事故。在实际工作中，我们经常需要进行焊接和热处理，因此，书中关于相变动力学和微观结构演化的内容对我来说也十分重要。我希望能了解不同加热和冷却速率对材料组织和性能的影响，以及如何通过精确控制热处理工艺来优化材料的各项性能。这本书的第二版，让我对其中内容的准确性和前沿性有了更多的信心。
评分我是一名对材料的磁学性能非常着迷的学生。我知道，磁性材料在数据存储、传感器、医疗成像等领域有着广泛的应用，但对其背后的物理机制的理解一直是我的一大挑战。这本书的《材料物理》名字，让我觉得它可能为我提供深入理解磁性材料物理特性的理论框架。我特别期待书中能对磁畴、磁畴壁、退磁场等磁学概念进行详细的阐述。我知道，材料的宏观磁性是由其内部微观磁矩的排列和相互作用决定的。我希望能从书中了解到不同类型的磁性材料，比如铁磁性、反铁磁性、顺磁性材料的微观起源，以及它们各自的磁化曲线、磁畴结构等特征。我非常期待看到书中关于磁畴壁移动、畴翻转等磁化过程的物理模型，以及这些过程如何影响材料的矫顽力、磁导率等参数。同时，我也对书中关于磁热效应、磁致伸缩效应等与磁性相关的物理现象的讨论很感兴趣。我希望能从书中了解到这些效应的物理机理，以及如何利用这些效应来开发新型的磁功能器件。这本书的第二版，让我相信它会包含更丰富和更前沿的内容，以满足我对磁性材料深入探索的需求。
评分刚拿到这本书的时候，我还在犹豫是否要深入研究材料科学的理论部分，毕竟我一直是在实践一线摸爬滚打过来的，对很多概念都是“知其然，不知其所以然”。但是，看到这本书的内容安排，我发现它非常注重理论与实际应用的结合，这一点深深吸引了我。它并没有枯燥地罗列公式和定理，而是通过大量的实例和图示，将抽象的物理概念形象化。我尤其对其中关于合金设计和热处理的部分感到好奇。我一直知道，不同的合金成分和热处理工艺会极大地影响金属材料的力学性能，但具体是如何影响的，以及如何通过精确控制这些参数来获得期望的性能，我一直没有一个系统性的认识。这本书的目录里提到了相图的应用，这正是我一直以来想要深入了解的部分。我希望书中能够详细讲解二元相图和三元相图的解读方法，以及如何利用相图来指导合金的成分设计和热处理过程。例如，如何通过相图来预测合金在不同温度下的相变行为，从而选择合适的退火、淬火和回火工艺，以获得高强度、高韧性或者优异的耐腐蚀性能。我还对书中关于材料失效分析的内容非常感兴趣。在实际工作中，我们经常会遇到材料在使用过程中出现各种各样的失效问题，例如断裂、疲劳、腐蚀等等。如果能从这本书中学到如何通过微观结构的分析来诊断失效原因，那将对我日常工作有巨大的帮助。我希望能看到书中对断裂韧性、疲劳寿命等概念的深入阐释，以及如何通过材料本身的性能来预测和避免这些失效模式。
评分快速 很厚 很好
评分考西北工业博士……但愿可以
评分发货很快！一直很信任京东~
评分感觉京东越来越差，书直接用个塑料袋装，整个书弄得皱巴巴的，跟二手市场淘的似得
评分准备看，还不知道内容，因该还行。
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评分正版
评分感觉京东越来越差，书直接用个塑料袋装，整个书弄得皱巴巴的，跟二手市场淘的似得
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