《材料科学与工程基础》为普通高等教育“十一五”**规划教材。《材料科学与工程基础》应高等院校“材料科学与工程”学科改革而生，将材料科学和材料加工的基础理论融为一体。全书共分10章，主要包括原子结构与键合，固体结构，晶体缺陷，固态扩散，相图，材料的制取，固态相变，材料加工成形的传热过程，材料加工成形的流动现象与力学基础，以及材料的变形机理和回复、再结晶。
《材料科学与工程基础》为大材料专业基础课程教材，涵盖了金属材料、陶瓷材料和高分子材料，将科学性、先进性和实用性相结合，提高学生解决材料工程实际问题的能力。《材料科学与工程基础》更适合于按“材料科学与工程”一级学科进行人才培养和热加工材料专业的院校师生使用。也可以作为材料科学与工程研究人员与技术人员的参考用书。

第1章 原子结构与键合1.1 原子结构1.1.1 物质的组成1.1.2 原子的结构1.1.3 原子的电子结构1.1.4 元素周期表1.2 原子间的键合1.2.1 金属键1.2.2 离子键1.2.3 共价键1.2.4 范德华力1.2.5 氢键1.3 高分子链1.3.1 高分子链的近程结构1.3.2 高分子链的远程结构中英文主题词对照主要参考书目第2章 固体结构2.1 晶体学基础2.l.l空间点阵和晶胞2.1.2 晶向指数和晶面指数2.1 。3晶体的对称性2.1.4 极射投影2.1.5 倒易点阵2.2 金属的晶体结构2.2.l三种典型的金属晶体结构2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙2.2.3 多晶型性2.3 合金相结构2.3.1 固溶体2.3.2 中间相2.4 离子晶体结构2.4.1 离子晶体的结构规则2.4.2 典型的离子晶体结构2.4.3 硅酸盐的晶体结构2.5 共价晶体结构2.6 聚合物的晶态结构2.6.1 聚合物的晶体形态2.6.2 聚合物晶态结构的模型2.6.3 聚合物晶体的晶胞结构2.7 准晶态结构2.7.1 一维准晶2.7.2 二维准晶2.7.3 二十面体准晶2.8 液晶态结构2.8.1 近晶型结构2.8.2 向列型结构2.8.3 胆甾型结构2.8.4 柱状型结构2.9 非晶态结构中英文主题词对照主要参考书目第3章 晶体缺陷3.1 点缺陷3.1.1 点缺陷的形成3.1.2 点缺陷的平衡浓度3.1.3 点缺陷的运动3.2 位错3.2.1 位错的基本类型和特征3.2.2 伯氏矢量3.2.3 位错的运动3.2.4 位错的弹性性质3.2.5 位错的生成和增殖3.2.6 实际晶体结构中的位错3.3 表面及界面3.3.1 外表面3.3.2 晶界和亚晶界3.3.3 孪晶界3.3.4 相界中英文主题词对照主要参考书目第4章 固态扩散4.1 扩散的基本定律4.1.1 菲克**定律4.1.2 菲克第二定律4.1.3 扩散方程的解4.2 扩散的微观理论4.2.1 随机行走与扩散4.2.2 原子的跳跃和扩散系数4.3 扩散机制4.3.1 交换机制4.3.2 间隙机制4.3.3 空位机制与柯肯达尔效应4.3.4 晶界扩散及表面扩散4.3.5 位错扩散4.4 扩散的驱动力与上坡扩散4.5 反应扩散4.6 影响扩散的因素4.6.1 温度4.6.2 压力4.6.3 化学成分4.6.4 材料的结构4.6.5 晶体的缺陷4.6.6 应力的作用4.7 离子晶体中的扩散4.8 高分子材料中的扩散中英文主题词对照主要参考书目第5章 相图5.1 相图的热力学基础5.1.1 吉布斯自由能与成分的关系5.1.2 相平衡的公切线法则5.l.3 相图的几何热力学作图法5.2 相图的基本知识5.2.l 相图的建立5.2.2 相律5.2.3 杠杆定律5.2.4 相图的类型和结构5.3 单元相图5.4 二元相图5.4.1 二元匀晶相图5.4.2 二元共晶相图5.4.3 二元包晶相图5.4.4 复杂二元相图的分析方法5.4.5 Fe-C相图分析5.4.6 SiO2-A12O3相图分析5.5 三元相图5.5.1 三元相图的基础5.5.2 固态有限互溶的三元共晶相图5.5.3 包共晶型三元系相图5.5.4 具有四相平衡包晶转变的三元系相图5.5.5 三元相图实例5.5.6 三元相图小结5.6 相图计算中英文主题词对照主要参考书目第6章 材料的制取6.1 凝固6.1.1 凝固的热力学条件6.1.2 形核6.1.3 晶体长大6.1.4 结晶动力学及生长形态6.1.5 凝固后的晶粒大小6.1.6 合金的凝固6.1.7 铸锭宏观组织与缺陷6.2 烧结6.2.1 烧结驱动力6.2.2 烧结时的物质传递6.2.3 烧结技术6.2.4 影响烧结的因素6.3 高分子材料的合成6.3.l聚合反应的类别6.3.2 聚合反应的基本原理与特征6.3.3 聚合方法6.4 气相沉积……第7章 固态相变第8章 材料加工成形的传热过程第9章 材料加工成形的流动现象与力学基础第10章 材料的变形机理和回复、再结晶元素周期表

《材料科学与工程基础》为普通高等教育“十一五”**规划教材。《材料科学与工程基础》应高等院校“材料科学与工程”学科改革而生,将材料科学和材料加工的基础理论融为一体。全书共分10章,主要包括原子结构与键合,固体结构,晶体缺陷,固态扩散,相图,材料的制取,固态相变,材料加工成形的传热过程,材料加工成形的流动现象与力学基础,以及材料的变形机理和回复、再结晶。《材料科学与工程基础》为大材料专业基础课程教材,涵盖了金属材料、陶瓷材料和高分子材料,将科学性、先进性和实用性相结合,提高学生解决材料工程实际问题的能力。《材料科学与工程基础》更适合于按“材料科学与工程”一级学科进行人才培养和热加工材料专业的院校师生使用。也可以作为材料科学与工程研究人员与技术人员的参考用书。

《材料科学与工程基础》为“材料科学与工程学科教材系列”丛书之一。上海交通大学出版社希冀以系列教材的出版革新带动专业教育紧跟科学发展和技术进步的形势。丛书编写、审阅人员汇集了全国**高校众多知名专家学者,其中不乏德高望重的院士、长江学者等。丛书不仅涵盖材料科学与工程基础、材料热力学等基础课程教材,也包括材料强化、材料设计、结构表征等专业方向的教材。《材料科学与工程基础》作为普通高等教育"十一五"**规划教材,力图担负起拓宽专业口径,加强专业基础的任务。在教学内容上既包括了材料科学,也包含了材料加工工程的主要基础理论知识,系将"材料科学基础"和"材料加工原理"融为一体的专业基础理论教材。

插图:相图的建立可以用实验方法,也可以用计算方法,前面所述的相图基本上都是通过实验测定的。尽管人类测定相图已有百余年历史,但是,材料品种繁多,新材料又层出不穷,已发表的相图资料严重不全,远不能满足现今材料快速发展的需求。何况,在实验测定相图过程中有的合金成分难以控制;有些则是组分熔点很高,使测定相图时要涉及高温技术;另外有一些则是体系难以达到相平衡,这都给实验技术带来很大困难。从实验工作量角度,按测定相图所需要的样品数目来说,如果二元系需要n个,则三元系一般需要n2个。若考虑的是多元系,测定相图的工作量是相当巨大的。由此看来,发展相图计算的方法很有必要。20世纪70年代以来,利用计算机绘制相图已经成为一个新的学科,被称为CALPHAD(Caleulation of Phase Dia-gram),即利用已知的n元相图来绘制(n+1)元相图。需指出的是对于组元数大于3的多元系,由于其相图难以几何表达,故常按需要来计算某确定成分体系在指定温度下的平衡成分,而不是计算整个相图。相图计算目前有两种方法,一是从头计算方法(ab-inito calctllation of phase diagram),即根据物质结构基本原理(基于**性原理)计算出溶体吉布斯自由能的有关热力学参数,然后再通过热力学参数计算吉布斯自由能。它是从热力学参数一直到相图全部都通过计算来获得的方法。但由于体系中原子间交互作用的复杂性,用这种方法来计算相图还有待长时间的探索。另一种更常用的方法是通过实验测定或者根据一定模型从已测定的相图来提取吉布斯自由能表达式中的热力学参量,据此再计算相图。这种方法称为热力学和相图的计算机耦合法(the computer coupling of thermodynamics and phase diagrams)。目前所谓的相图计算一般指的就是这种办法。相图计算具体的做法是,根据热力学的定律及函数,结合体系的初始条件,以体系吉布斯自由能*小或以组元在各相中化学势相等作为依据,求平衡相成分以确定在一定的温度和压力下某组分体系的平衡状态和结构相。这里,若按体系吉布斯自由能*小作为依据来计算,这就是非线性*优化问题;若按组元在各相中化学势相等来计算,这就是求解非线性方程组的问题。解决这些非线性函数问题只能用数值计算方法,其运算工作量很大。随着计算机技术的快速发展,这类计算均可借助计算机来完成。因此,只要有足够的热力学数据和资料,从低组分体系的已知相图来推测高组分体系的未知相图在理论上和实际上均是可行的。