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1 无机材料的化学键与电子结构1

1.1 离子键与离子晶体的结合能1

1.1.1 元素电离能与亲和能2

1.1.2 离子键的特征4

1.1.3 离子晶体结合能4

1.2 共价键与分子轨道理论6

1.2.1 共价键的基本性质6

1.2.2 共价键的极性9

1.2.3 共价键分子与分子晶体10

1.3 金属键与固体中电子的能带结构11

1.3.1 金属键的基本特性11

1.3.2 固体中电子的能带结构12

思考题与习题14

2 晶体的结构与常见晶体结构类型15

2.1 晶体的周期结构与点阵15

2.1.1 周期结构与点阵15

2.1.2 三维空间点阵中直线点阵与平面点阵的表达18

2.2 点阵宏观对称性与类型20

2.2.1 对称的性基本概念20

2.2.2 点阵结构的点对称性与点群22

2.2.3 晶体结构对称性与物性的关系25

2.3 点阵结构的微观对称性——空间群27

2.3.1 点阵微观对称要素27

2.3.2 空间群与空间群符号28

2.4 元素晶体的常见晶体结构31

2.4.1 典型的单质金属晶体结构31

2.4.2 典型非金属单质的晶体结构35

2.5 合金与金属间化合物常见晶体结构37

2.5.1 金属固溶体的晶体结构38

2.5.2 金属间化合物的晶体结构43

2.6 无机非金属化合物常见晶体结构50

2.6.1 二元化合物的典型晶体结构50

2.6.2 ABO3型化合物的晶体结构54

2.6.3 AB2O4尖晶石型化合物的晶体结构56

2.6.4 氧化物晶体结构的一般规律57

2.6.5 键参数函数与无机化合物晶体结构的关系58

2.6.6 常见硅酸盐矿物的晶体结构59

思考题与习题70

3 熔体与非晶态固体72

3.1 固体的熔融与玻璃化转变72

3.1.1 熔融与熔体的特性72

3.1.2 玻璃的形成83

3.1.3 非晶态固体——玻璃的通性89

3.2 无序结构的特点与统计描述91

3.2.1 无序结构的基本特点91

3.2.2 位置无序的统计描述92

3.3 非晶态金属的无规密堆积结构94

3.3.1 非晶态合金的结构模型94

3.3.2 非晶态合金的特性95

3.4 无机非金属玻璃的结构97

3.4.1 晶子学说97

3.4.2 无规则网络学说99

3.5 常见金属与无机非金属玻璃材料102

3.5.1 玻璃态物质的形成方法102

3.5.2 金属合金玻璃103

3.5.3 无机非金属玻璃105

思考题与习题112

4 晶体中的点缺陷与线缺陷114

4.1 热力学平衡态点缺陷114

4.1.1 热缺陷的基本类型114

4.1.2 平衡态热缺陷浓度116

4.1.3 点缺陷的运动与输运117

4.2 非热力学平衡态点缺陷119

4.3 点缺陷符号与化学方程式122

4.3.1 点缺陷符号122

4.3.2 点缺陷化学方程式123

4.4 离子晶体中的点缺陷与色心125

4.5 掺杂与非化学计量化合物127

4.5.1 固溶体的分类128

4.5.2 置换型固溶体129

4.5.3 填隙型固溶体131

4.5.4 固溶体的研究方法131

4.5.5 非化学计量化合物133

4.6 晶体中的线缺陷——位错135

4.6.1 位错的基本类型135

4.6.2 柏格斯矢量（Burgers vector）136

4.6.3 位错的运动138

4.7 位错的核心结构139

4.8 位错的形成和增殖142

4.8.1 位错的形成142

4.8.2 位错的增殖144

思考题与习题146

5 表面与界面147

5.1 晶体表面的形貌与结构147

5.1.1 晶体表面的形貌147

5.1.2 晶体表面的结构148

5.1.3 晶体表面的缺陷151

5.1.4 实际晶体表面152

5.1.5 陶瓷材料中气孔表面的空位浓度153

5.2 晶体中的平移界面与孪晶界面155

5.2.1 平移界面155

5.2.2 孪晶界面158

5.3 无机材料中的晶界与相界159

5.3.1 晶界结构与分类160

5.3.2 相界结构与分类162

5.3.3 多晶体的晶界构型164

5.3.4 无机材料相界面的润湿与黏附166

5.3.5 吸附与表面改性170

5.4 胶体分散体系与纳米材料中的界面171

5.4.1 黏土-水系统的胶体特性172

5.4.2 黏土泥浆流动性和稳定性及泥料的可塑性178

5.4.3 纳米材料中的界面184

思考题与习题188

6 相平衡与相图189

6.1 凝聚态系统相平衡特点189

6.1.1 组分190

6.1.2 相190

6.1.3 凝聚态系统的相律191

6.2 一元系统191

6.2.1 水型物质与硫型物质191

6.2.2 可逆和不可逆多晶转变的单元相图192

6.2.3 SiO2系统194

6.2.4 ZrO2系统196

6.3 二元系统197

6.3.1 具有一个低共熔点的简单二元系统相图197

6.3.2 生成一个一致熔化合物的二元系统相图199

6.3.3 生成一个不一致熔化合物的二元系统相图199

6.3.4 生成一个在固相分解的化合物的二元系统相图200

6.3.5 具有多晶转变的二元系统相图201

6.3.6 形成连续固溶体的二元系统相图202

6.3.7 形成有限固溶体的二元系统相图202

6.3.8 具有液相分层的二元系统相图203

6.3.9 二元系统相图应用举例204

6.4 三元系统209

6.4.1 三元相图的组成表示方法210

6.4.2 杠杆规则及重心原理211

6.4.3 三元立体相图与平面投影图213

6.4.4 具有一个低共熔点的简单三元系统相图214

6.4.5 生成一个一致熔二元化合物的三元系统相图215

6.4.6 生成一个不一致熔二元化合物的三元系统相图216

6.4.7 生成一个固相分解的二元化合物的三元系统相图221

6.4.8 具有一个一致熔三元化合物的三元系统相图221

6.4.9 具有一个不一致熔三元化合物的三元系统相图222

6.4.10 具有多晶转变的三元系统相图222

6.4.11 形成一个二元连续固溶体的三元系统相图222

6.4.12 具有液相分层的三元系统相图223

6.4.13 分析复杂相图的主要步骤223

6.4.14 三元相图的应用举例223

6.5 四元系统234

6.5.1 四元系统组成表示方法234

6.5.2 简单四元系统235

6.5.3 生成化合物的四元系统236

6.5.4 CaO-C2S-C12A7-C4AF系统239

6.6 三元交互系统242

6.6.1 三元交互系统组成表示方法242

6.6.2 三元交互系统相图243

6.7 相图的热力学计算244

6.7.1 自由能-组成曲线245

6.7.2 自由能-组成曲线相互关系的确定247

6.7.3 从自由能组成曲线推导相图举例249

思考题与习题250

7 固体中质点的扩散253

7.1 固体中质点扩散的特点与唯象理论253

7.1.1 固体中质点扩散的特点253

7.1.2 菲克定律253

7.1.3 菲克定律的应用255

7.2 质点迁移的微观机制与扩散系数260

7.2.1 质点迁移的微观机制260

7.2.2 原子跃迁和扩散系数260

7.3 扩散的热力学理论262

7.3.1 扩散系数的热力学解释262

7.3.2 扩散激活能263

7.3.3 杂质缺陷引起的扩散264

7.3.4 非化学计量化合物中的扩散265

7.3.5 温度对扩散的影响267

7.3.6 互扩散系数268

7.4 带电质点的扩散行为268

7.4.1 离子晶体中的扩散268

7.4.2 共价晶体中的扩散269

7.5 短路扩散与非平衡态点缺陷的扩散270

7.5.1 短路扩散270

7.5.2 非平衡态点缺陷的扩散270

7.6 金属中的电迁移和热迁移271

7.6.1 金属中的电迁移271

7.6.2 金属中的热迁移272

思考题与习题273

8 固态化学反应274

8.1 凝聚态体系化学反应的基本特征274

8.2 固相化学反应热力学277

8.2.1 固相化学反应热力学特征277

8.2.2 反应△G？的热力学计算277

8.2.3 固相反应的热力学分析279

8.3 固相化学反应动力学291

8.3.1 固相反应的一般动力学关系291

8.3.2 化学反应控制动力学292

8.3.3 扩散控制动力学294

8.4 影响固相化学反应的因素299

8.4.1 反应物化学组成与结构的影响299

8.4.2 反应物颗粒尺寸及分布的影响299

8.4.3 反应温度、压力与气氛的影响300

8.4.4 矿化剂及其他影响因素301

8.5 固相反应的研究实例302

思考题与习题306

9 固态相变308

9.1 相变的基本结构特征308

9.1.1 重构型相变和位移型相变308

9.1.2 马氏体相变310

9.1.3 有序-无序相变311

9.1.4 无公度相变312

9.2 相变热力学313

9.2.1 相变的热力学特征与相变级数313

9.2.2 二级相变朗道理论316

9.2.3 相变的热力学驱动力319

9.3 固态相变动力学320

9.3.1 均匀成核过程320

9.3.2 非均匀成核过程322

9.3.3 胚核生长和晶粒粗化323

9.3.4 相变动力学速率形式理论328

9.3.5 时间-温度-转变（3T）图330

9.3.6 成核-生长和失稳分相过程332

9.3.7 失稳分相的动力学方程335

9.4 结晶与晶体生长340

9.4.1 晶核形成的结构基础340

9.4.2 晶体生长的主要理论340

9.4.3 影响晶体生长的外部因素344

9.5 薄膜材料中晶体生长347

思考题与习题351

10 固态烧结353

10.1 烧结的基本特征353

10.1.1 烧结的特点353

10.1.2 烧结过程推动力355

10.1.3 烧结模型355

10.2 烧结机制与动力学方程357

10.2.1 蒸发-凝聚传质357

10.2.2 扩散传质359

10.2.3 流动传质365

10.2.4 溶解-沉淀传质368

10.3 烧结过程中晶粒生长与异常生长371

10.3.1 晶粒长大372

10.3.2 晶粒异常生长376

10.3.3 晶界在烧结中的作用377

10.4 影响烧结的因素378

10.4.1 原始粉料的粒度378

10.4.2 烧结助剂378

10.4.3 烧结温度与时间379

10.4.4 盐类的选择及其煅烧条件380

10.4.5 气氛381

10.4.6 成型压力381

10.5 特种烧结技术381

10.5.1 无压烧结382

10.5.2 热压烧结382

10.5.3 高温等静压烧结386

10.5.4 等离子体烧结386

10.5.5 微波烧结387

10.5.6 爆炸烧结388

思考题与习题389

附录391

参考文献405