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样编辑：邵老师（理工）
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材料微结构分析原理与方法（第二版）
材料科学基础是材料类专业的核心专业基础课程之一,是连接基础理论与工程实践的
桥梁和纽带。材料科学作为现代工程技术的基石,其基础理论和研究方法对于培养高素质
工程技术人才具有不可替代的重要意义。本教材面向材料类专业学生编写,紧扣专业认证
标准和要求,系统阐述了材料的晶体结构、相结构、原子的扩散、凝固与结晶、相图、塑性变
形、回复与再结晶、固态相变及生物材料等核心内容,力求为学生构建“成分—组织—性能—
应用”一体化的知识体系和思维方式,为后续材料成型原理、现代材料分析测试技术、工程材
料等课程的学习奠定坚实的理论基础。
《材料科学基础》教材涉及到工程材料的相关基础知识，是各类企业产品的研发和创新过程中的理论基础，只有夯实了基础知识，才能使得创新和发展之路越走越宽。本教材主要包含内容有：晶体学基础、固体中的相结构、原子的扩散、凝固、相图、金属材料的变形与再结晶、固态相变和生物材料的基础知识。项目组成员拟与长沙市三家机械及材料类企业合作开发《材料科学基础》教材，借由学生的生产实习和毕业实习之机，充分利用企业平台做好与本教材的编写工作，例如在金属带锯条的研发过程中，挖掘与材料类基础知识相关的产品问题解决实例，应用在教材的编著之中，相信将使教材使用者对抽象知识点具有更加直观和深入的理解。
第1章 晶体学基础 …………………………………………………………………………… 1
1.1 结合键 ………………………………………………………………………………… 1
1.2 晶体结构理论 ………………………………………………………………………… 3
1.3 晶体缺陷理论 ………………………………………………………………………… 11
习 题 ……………………………………………………………………………………… 13
第2章 固体中的相结构 …………………………………………………………………… 15
2.1 固溶体 ………………………………………………………………………………… 15
2.2 中间相 ………………………………………………………………………………… 21
习 题 ……………………………………………………………………………………… 24
第3章 原子的扩散 ………………………………………………………………………… 26
3.1 扩散定律及其应用 …………………………………………………………………… 26
3.2 固态金属中的扩散 …………………………………………………………………… 31
3.3 影响扩散的因素 ……………………………………………………………………… 32
3.4 扩散机制 ……………………………………………………………………………… 37
3.5 扩散热力学 …………………………………………………………………………… 40
3.6 反应扩散 ……………………………………………………………………………… 42
习 题 ……………………………………………………………………………………… 44
第4章 凝 固 ……………………………………………………………………………… 45
4.1 熔体的性能与结构 …………………………………………………………………… 45
4.2 金属的凝固与结晶 …………………………………………………………………… 51
4.3 凝固理论的应用举例 ………………………………………………………………… 62
习 题 ……………………………………………………………………………………… 66
第5章 相 图 ……………………………………………………………………………… 68
5.1 相图基础知识 ………………………………………………………………………… 68
5.2 二元合金相图的基本类型 …………………………………………………………… 72
5.3 铁碳相图实例分析 …………………………………………………………………… 85
习 题 ……………………………………………………………………………………… 92
第6章 金属材料的变形与再结晶 ………………………………………………………… 95
6.1 金属的应力-应变曲线 ……………………………………………………………… 95
6.2 滑 移 ………………………………………………………………………………… 98
6.3 单晶体的塑性变形 ………………………………………………………………… 100
6.4 孪生变形 …………………………………………………………………………… 102
6.5 多晶体的塑性变形 ………………………………………………………………… 104
6.6 固溶强化及其浓度效应 …………………………………………………………… 106
6.7 固溶体的塑性变形 ………………………………………………………………… 107
6.8 合金的塑性变形 …………………………………………………………………… 114
6.9 冷变形金属的组织与性能 ………………………………………………………… 117
6.10 塑性变形的回复与再结晶 ………………………………………………………… 118
6.11 动态回复 …………………………………………………………………………… 120
习 题 ……………………………………………………………………………………… 125
第7章 固态相变 …………………………………………………………………………… 127
7.1 固态相变的特点 …………………………………………………………………… 127
7.2 固态相变的形核 …………………………………………………………………… 128
7.3 固态相变的晶核长大 ……………………………………………………………… 132
7.4 扩散型相变示例 …………………………………………………………………… 134
7.5 非扩散型相变示例 ………………………………………………………………… 140
习 题 ……………………………………………………………………………………… 144
第8章 生物材料的基础知识 ……………………………………………………………… 145
8.1 生物材料的分类与特征 …………………………………………………………… 145
8.2 生物材料的应用举例 ……………………………………………………………… 149
习 题 ……………………………………………………………………………………… 160
参考文献 ……………………………………………………………………………………… 161
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