材料的晶体结构原理

材料的晶体结构原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:冶金工业
作者:毛卫民
出品人:
页数:184
译者:
出版时间:2007-4
价格:26.00元
装帧:
isbn号码:9787502441777
丛书系列:
图书标签:
  • 材料学
  • 晶体
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  • 晶体结构
  • 材料科学
  • 固体物理
  • X射线衍射
  • 材料性质
  • 晶体学
  • 结构分析
  • 材料工程
  • 物理学
  • 纳米材料
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具体描述

材料的晶体结构原理,ISBN:9787502441777,作者:毛卫民

现代材料的微观世界:从原子尺度探索宏观性能 图书简介 在人类文明的演进历程中,材料的发现与应用始终扮演着至关重要的角色。从古代的青铜冶炼到现代的半导体技术,我们对物质构成和行为的理解,决定了技术进步的边界。本书旨在为材料科学、物理学、化学以及工程学领域的初学者和专业人士,提供一个深入、系统且富有洞察力的视角,去理解支撑所有工程奇迹的微观基础——材料的原子与电子结构。 本书将重点聚焦于如何通过先进的实验技术和理论模型,揭示物质在微观层面上的排列规律、能量状态及其与宏观性能之间的内在联系。我们不探讨特定材料如“材料的晶体结构原理”的专有理论体系,而是将目光投向更广阔的领域,构建一个关于凝聚态物质的普遍规律的知识框架。 --- 第一部分:物质的几何序言——原子尺度下的空间组织 本部分将带领读者进入物质的微观世界,建立对“结构”这一核心概念的深刻理解。我们将从最基本的组成单元——原子、分子和离子——的性质出发,探讨它们如何以特定的几何方式聚集在一起,形成具有周期性或非周期性排列的宏观实体。 1. 键合的化学基础:连接世界的内在力量 材料的宏观性质,如硬度、熔点和导电性,根植于原子间的相互作用力。本章将详细分析离子键、共价键、金属键和范德华力等主要的化学键类型。我们会探讨不同键的形成机制、电负性差异的影响,以及键的饱和性如何决定了材料的形态。例如,我们将分析为何金刚石(共价网络)和食盐(离子晶体)在力学性能上表现出巨大的差异。同时,分子间作用力在聚合物和软物质中的决定性作用也将被详尽论述。 2. 周期性与有序性:晶体学的基本逻辑 尽管并非所有材料都具有完美的周期性,但理解晶体结构是理解凝聚态物质的基础。本章将系统介绍晶体学的基本概念,包括晶胞、点阵、布拉维点阵以及七大晶系。我们将重点解析密堆积结构(如面心立方FCC和六方最密堆积HCP)的几何意义,以及它们如何影响金属的塑性变形能力。此外,对晶体学指标体系(如Miller指数)的掌握,是进行衍射分析和描述晶面、晶向的前提。我们将通过大量的实例,展示如何利用这些工具来描述和区分具有不同对称性的固态物质。 3. 缺陷的普遍性:不完美中的功能 自然界和工程实践中的材料几乎无一例外地含有晶体缺陷。本章将挑战“完美晶体”的理想化概念,强调缺陷对材料性能的决定性影响。我们将对点缺陷(如空位、间隙原子、取代原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界、孪晶界)进行分类和量化分析。特别地,我们将深入探讨位错如何驱动金属的塑性流动,以及杂质原子如何影响半导体器件的载流子浓度,从而揭示“瑕疵”在现代技术中的双重角色。 4. 非晶态物质的复杂性:无序中的统计规律 与高度有序的晶体相对,非晶态固体(如玻璃、许多聚合物和金属玻璃)缺乏长程周期性。本章将探讨如何用短程有序和中程有序的概念来描述这些无序材料。我们将引入自由体积理论和粘弹性模型,来解释玻璃转变温度(Tg)的物理意义,以及非晶材料在温度变化下表现出的独特流变学特性。 --- 第二部分:从电子到性能——微观行为的宏观体现 了解了原子如何排列后,我们必须深入到电子层面,才能真正解释材料的物理和化学行为。本部分将重点关注电子在材料内部的运动、能级分布及其与外部刺激(电、光、热)的相互作用。 5. 电子的量子力学:能带理论的构建 这是理解所有电子相关特性的基石。本章将从薛定谔方程在周期性势场中的应用(布洛赫定理)出发,推导出能带结构的概念。我们将详细解释价带、导带、禁带宽度(Eg)的物理内涵,并据此对物质进行分类:导体、半导体和绝缘体。通过计算和可视化能带结构图,读者将能够预测材料的固有导电特性。 6. 导电机制:载流子的运输与调控 在半导体材料中,性能往往取决于对载流子(电子和空穴)的精确控制。本章将探讨费米能级在不同温度和掺杂条件下的移动。我们将分析本征激发与杂质/缺陷激发的差异,并介绍N型和P型掺杂的微观机制。此外,对于金属材料,我们将引入德鲁德模型和更精确的自由电子模型,解释其高导电性的来源,并讨论电子的有效质量概念。 7. 磁性与光学响应:电子的自旋与跃迁 材料对磁场和光的响应,是其宏观应用的关键。本章将解析磁性的起源,从朗之万顺磁理论出发,逐步过渡到铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观本质,重点在于交换作用和磁畴的形成。在光学方面,我们将分析光子与电子能带的相互作用,解释材料的吸收、发射和透射光谱,这对于理解半导体发光器件和光伏技术至关重要。 8. 热力学与动力学基础:相变与稳定性 材料的性能并非一成不变,它们依赖于温度、压力等外部条件。本章将从热力学基本定律出发,引入相图的概念,解释如何利用Gibbs自由能来预测材料在不同条件下的稳定性与平衡相。在此基础上,我们将探讨相变过程的动力学,包括形核与长大机制,这对理解材料的热处理过程(如固溶、析出和再结晶)至关重要。 --- 结语:跨尺度的综合视角 本书的最终目标是培养读者一种跨尺度思维的能力:理解在原子层面(皮米级)发生的微小相互作用和排列变化,如何累积并最终决定了宏观工程部件(米级)的强度、寿命和功能。通过对这些普遍原理的掌握,读者将能够更有效地设计、选择和优化各类功能材料,推动材料科学与工程领域的持续创新。 目标读者: 材料科学与工程、物理学、化学、电子工程、机械工程等相关专业本科生、研究生以及需要深入了解材料微观机理的工程师和研究人员。

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读后感

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用户评价

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读完《材料的晶体结构原理》,我感觉自己仿佛获得了一双能“看穿”物质内部的眼睛。这本书的独特之处在于,它没有一开始就抛出艰深的公式和术语,而是从最基本的概念入手,循序渐进地构建起一个完整的晶体结构知识体系。我最欣赏的是书中对“对称性”的强调,作者通过大量的几何图形和类比,生动地展示了晶体之所以具有周期性排列,正是源于其内在的对称法则。从点群到空间群,虽然概念越来越抽象,但书中通过引入一些非常巧妙的例子,比如荷兰画家埃舍尔的艺术作品,让我能够从艺术的视角去理解这些抽象的数学概念,这无疑是一种别出心裁的教学方式。书中对缺陷晶体结构,如空位、间隙原子、位错等的讲解,更是让我眼前一亮。我一直以为晶体结构是完美的、无瑕的,但这本书告诉我,正是这些“不完美”的缺陷,才赋予了材料更丰富多样的性能。例如,书中对金属强度与位错密度的关系进行了深入探讨,让我明白了为什么通过冷加工等手段可以提高金属的硬度。对半导体材料中杂质掺杂的解释,也让我恍然大悟,原来那些微量的“杂质”才是赋予半导体神奇导电性的关键。书中的例子非常贴近实际,不仅仅局限于宏观材料,还涉及到了纳米材料、生物材料等前沿领域,展现了晶体结构理论的广泛应用前景。作者在描述这些复杂的现象时,语言非常凝练,却又不失深度,总能在寥寥数语中点明核心要义。这本书不仅是知识的宝库,更是一种思维的启迪,它教会我如何从微观的视角去理解宏观世界的现象,也让我对材料科学产生了前所未有的兴趣。

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我必须说,《材料的晶体结构原理》这本书,彻底改变了我对材料科学的看法。在此之前,我总觉得这类书籍晦涩难懂,充斥着各种公式和图表,让人望而却步。然而,这本书的出现,让我看到了一个完全不同的世界。作者的叙述风格非常独特,他善于将复杂的概念分解成易于理解的小单元,并通过层层递进的方式,让读者在不知不觉中掌握核心知识。我特别欣赏书中对“晶面指数”和“晶向指数”的讲解,作者不仅仅给出了数学上的定义,更通过三维坐标系中的向量和平面,让我能够直观地理解这些概念在描述晶体结构中的重要性。书中对各种典型晶体结构的详细剖析,如金刚石立方、闪锌矿、纤锌矿等,都配有精美的三维模型图,让我能够清晰地看到原子在空间中的排列方式,以及它们之间的键合关系。我最感兴趣的是书中关于“多晶体”的讲解,作者不仅阐述了晶粒、晶界等概念,更重要的是,他解释了这些微观结构如何影响材料的宏观力学性能,比如强度、韧性等。这种从微观到宏观的联系,是我之前从未真正理解过的。书中对合金的晶体结构分析,让我明白了不同元素在合金中形成的固溶体、化合物等,是如何影响合金的性能的。这本书也让我意识到,晶体结构的稳定性和动力学过程,对材料的最终性能起着决定性作用。总而言之,这本书是一次令人愉悦的学习体验,它不仅传授了知识,更激发了我对材料科学更深层次的探索欲望。

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《材料的晶体结构原理》这本书,是我近期阅读中最具启发性的一本书籍之一。作者以一种非常清晰且系统的方式,为我揭示了材料微观晶体结构如何决定其宏观性能的奥秘。我最欣赏的是书中对“相图”的讲解。作者通过图文并茂的方式,展示了不同温度、压力和组成条件下,材料所形成的各种晶体相,以及相变过程。这让我对合金的设计和加工有了全新的认识。书中对各种典型晶体结构的剖析,如钻石立方、闪锌矿、纤锌矿等,都配以高质量的三维原子模型图,让我能够清晰地观察到原子在空间中的排列方式。更重要的是,作者总是会联系实际材料,解释这些特定晶体结构如何影响材料的物理和化学性质。例如,书中对半导体材料中晶格缺陷的讲解,让我理解了这些缺陷如何影响载流子的迁移率,从而影响半导体的导电性能。对金属材料中晶粒尺寸对强度的影响,也让我明白了材料加工对性能的优化作用。这本书的讲解方式非常细腻,作者总能在关键之处点明核心要义,并且提供大量的实例来佐证理论。总而言之,这本书为我打开了材料科学的大门,让我看到了一个充满奥秘和无限可能的微观世界,也为我未来的学习和研究提供了坚实的基础。

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《材料的晶体结构原理》这本书,给我带来了一种全新的学习体验。作者的叙述方式非常生动有趣,仿佛在讲述一个关于原子和分子如何构建世界的奇妙故事。我最喜欢的章节是对“晶格畸变”的讲解。作者通过生动的比喻,让我理解了真实材料中晶体结构并非完美无缺,而是存在着各种类型的畸变,例如点缺陷、线缺陷和面缺陷。这些缺陷并非总是带来负面影响,有时反而能够赋予材料独特的性能,例如,掺杂杂质可以改变半导体的导电性。书中对“孪晶”的讲解也让我大开眼界,我从未想过,即使在同一块晶体中,原子排列也可以以不同的方式“镜像”出现,而这种孪晶结构却对材料的力学性能有着至关重要的影响。书中对非晶态材料(如玻璃)的讲解,也让我明白了它们与晶体材料在原子排列上的根本区别,以及这种区别如何导致了它们截然不同的宏观性质。我对书中对高分子晶体的讨论尤为感兴趣,作者解释了长链分子如何通过缠绕和排列形成半晶态结构,以及这种结构如何影响聚合物的力学性能和光学性能。这本书的讲解深入浅出,即使是对材料科学完全陌生的读者,也能从中获得深刻的理解。它让我看到了材料科学背后隐藏的精妙规律,也激发了我对材料世界更深层次的探索欲望。

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翻开《材料的晶体结构原理》,我首先被其清晰的脉络和严谨的逻辑所吸引。作者似乎深谙读者的认知规律,从最基本、最易于理解的概念出发,一步步带领读者深入到复杂的晶体学世界。我对书中对“点群”和“空间群”的讲解印象尤其深刻。作者没有直接抛出抽象的数学符号,而是通过图形推理和逻辑分析,逐步引导读者认识到晶体结构中存在的各种对称操作,以及这些操作组合所形成的群。这种“由表及里”的讲解方式,让我能够真正地理解这些概念的本质,而不是仅仅停留在记忆层面。书中对各种典型晶体结构的详尽描述,如金红石、萤石、钙钛矿等,都配以高质量的三维原子模型图,让我能够清晰地观察到原子之间的相对位置和键合方式。更重要的是,作者总是会联系实际材料,解释这些特定晶体结构如何影响材料的物理和化学性质。例如,书中对蒙脱石等层状硅酸盐的讲解,让我理解了它们在吸附、催化等方面的应用潜力。对高熵合金的晶体结构分析,也让我看到了晶体结构在现代材料设计中的重要作用。这本书的价值不仅在于其知识的广度,更在于其思考的深度。作者鼓励读者去探索不同晶体结构之间的联系,去理解材料性能的根源,这让我对材料科学产生了更浓厚的兴趣。

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《材料的晶体结构原理》这本书,可以说是为我开启了一扇通往材料世界的新大门。作者的写作风格非常引人入胜,他能够将那些看似枯燥的科学理论,用一种充满故事性和画面感的方式呈现出来。我最着迷的是书中关于“电子衍射”的章节,作者通过类比,让我轻松理解了电子波与晶体结构的相互作用,以及如何通过电子衍射来解析晶体结构。书中对各种晶体相的讨论,例如固溶体、金属间化合物、合金相等,都让我对材料的组成和结构有了更深刻的理解。我对书中对陶瓷材料中晶界结构的分析特别感兴趣,作者解释了晶界是如何影响陶瓷材料的力学性能、电学性能和化学稳定性。对生物晶体,如骨骼、贝壳等,其晶体结构的讲解,也让我看到了大自然在材料设计方面的智慧。这本书的价值不仅在于传授知识,更在于其思维的启迪。作者鼓励读者去思考,去探索,去发现不同晶体结构之间的联系,以及这些联系如何影响材料的宏观性能。这本书的讲解深入浅出,即使是初学者也能从中获得深刻的理解,并且激发了对材料科学更深层次的探索欲望。

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阅读《材料的晶体结构原理》,我感觉自己仿佛踏上了一段奇妙的探险之旅,去探索原子和分子构成的微观世界。《材料的晶体结构原理》以一种非常易于理解的方式,揭示了材料之所以具有各种特性,其根源在于其微观的晶体结构。作者的叙述风格非常清晰,他从最基本的概念,如晶格、基元、晶面等入手,层层深入,逐步构建起一个完整的晶体结构理论体系。我特别喜欢书中关于“莫尔斯曲线”的讲解,作者通过它来解释原子之间的相互作用力和势能,让我能够直观地理解为什么原子倾向于形成特定的晶体结构。书中对各种典型晶体结构的详细分析,如铁磁材料中的磁畴结构,让我明白了这些宏观磁性现象背后的微观原因。对超导材料中斯诺克结构和约瑟夫森结的解释,也让我对这些神奇的材料产生了浓厚的兴趣。书中对晶体材料的力学性能,如弹性、塑性、韧性等,是如何由其晶体结构决定的,进行了非常深入的探讨。例如,书中对位错理论的讲解,让我明白了金属之所以能够发生塑性变形,正是因为位错的存在和运动。这本书的语言风格非常简洁明了,但又不失深度,总能在关键之处点明核心要义。总而言之,这本书为我打开了材料科学的大门,让我看到了一个充满奥秘和无限可能的微观世界。

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《材料的晶体结构原理》这本书,给我的感觉是既严谨又不失趣味。作者在保持科学严谨性的前提下,运用了大量生动的语言和巧妙的比喻,将原本枯燥的晶体学知识变得引人入胜。我尤其喜欢书中关于“衍射”原理的讲解,作者通过类比生活中的声波、水波的干涉和衍射现象,让我很容易就理解了X射线衍射、电子衍射等技术在解析晶体结构中的核心作用。书中对各种晶体结构的介绍,并非简单的罗列,而是深入分析了不同晶体结构对材料宏观性能的影响。例如,在讲解密排六方结构和面心立方结构时,书中详细分析了它们的原子堆积方式,以及这种堆积方式如何影响材料的塑性变形能力。对离子晶体、共价晶体、分子晶体等不同结合类型的晶体结构分析,也让我更加清晰地认识到,原子间的相互作用力是决定晶体结构和性质的根本原因。书中对材料相变的讨论,更是让我惊叹于晶体结构在温度、压力等外部条件变化下的动态演变。从固态相变到液态、气态,再到更复杂的固溶体形成、化合物生成,这些过程在书中都有清晰的图示和详细的解释。我原以为相变只是一个简单的物理过程,但这本书让我看到了其中蕴含的深刻的晶体学原理。这本书的价值远不止于理论知识的传递,它更是一种思考方式的引导。作者鼓励读者去探索,去质疑,去从更深层次理解材料世界的规律。这本书让我对身边许多熟悉但又不了解的材料产生了全新的认识,也为我打开了探索材料科学领域的大门。

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这是一本让我着迷的书,尽管我不是材料科学领域的专业人士,但《材料的晶体结构原理》以一种极其生动和易于理解的方式,为我揭示了物质世界的微观奥秘。作者的叙述功底深厚,就像一位技艺精湛的导游,带领我穿越原子与分子构成的奇妙迷宫。从最基础的晶格点、基元、晶向、晶面概念入手,书中层层递进,将复杂的晶体结构理论娓娓道来。我特别喜欢它对布拉维晶格系统的详尽介绍,从简单立方到更复杂的面心立方、体心立方,再到六方密堆积等,书中不仅给出了清晰的图示,更辅以形象的比喻,让我能够直观地想象出这些原子排列的规律性。更让我惊喜的是,作者并没有止步于理论的阐述,而是通过大量的实例,将这些抽象的概念与我们日常生活中熟悉的材料联系起来。例如,书中对金属(如铜、铝、铁)的晶体结构分析,让我明白了为什么它们具有导电性、延展性等特性。对陶瓷材料(如氧化铝)的讲解,则让我理解了其高硬度、耐高温的本质。甚至连一些看似简单的盐类(如食盐),其晶体结构也得到了深入的剖析,让我惊叹于大自然精妙的设计。书中的插图质量极高,色彩鲜明,角度多变,将原子间的距离、键角、堆积密度等关键信息一览无余地呈现出来,极大地帮助了我理解那些文字难以完全表达的微妙之处。而且,作者在解释过程中,总能巧妙地引导读者思考,提出一些发人深省的问题,鼓励我去探索和发现,这比单纯的知识灌输更能激发学习的兴趣。我原以为晶体学是一门枯燥的学科,但这本书彻底颠覆了我的认知,它让我看到了材料科学的魅力所在,也让我对身边的一切都产生了新的好奇心。

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《材料的晶体结构原理》这本书,简直就像一本为我量身定制的材料科学入门指南。作者以一种非常人性化的方式,将原本可能令人望而生畏的晶体学理论,呈现在我面前。我最喜欢的是书中关于“倒易点阵”的讲解,虽然这个概念听起来有点抽象,但作者通过将正空间和倒易空间的联系,用非常直观的类比,让我一下子就明白了它的物理意义和在衍射理论中的核心地位。书中对不同晶体结构的介绍,不仅仅是罗列,而是深入挖掘了不同结构之间的演化关系和形成机制。例如,书中对六方密堆积和面心立方结构的对比分析,让我看到了原子在不同排列方式下的能量差异,以及为什么在特定条件下,材料会倾向于形成某种特定的结构。我特别被书中关于“晶体生长”的章节所吸引,作者从分子层面揭示了晶体是如何从无序状态逐渐形成有序结构的,这让我对物质的形成过程有了全新的认识。书中对陶瓷材料中晶体结构特点的分析,也让我明白了为什么它们通常具有高硬度和脆性。对高分子材料的晶体结构讲解,更是让我惊讶,原来那些柔软的长链分子也能形成有序的晶体结构,并赋予材料特殊的性能。这本书的语言风格非常友好,没有过多的专业术语堆砌,即使是初学者也能轻松理解。而且,作者在讲解每一个概念时,都尽可能地提供相关的实际应用案例,这让我深切地体会到晶体结构理论的实际意义。

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