圖書信息
材料科學與工程基礎
作者：[美]小威廉·卡麗斯特（William D.Callister,Jr.）、 大衛·來斯威什（David G.Rethwisch） 著
叢書名：
出版日期：2016年8月 書號：978-7-122-22495-8
開本：16K 787×1092 1/16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：808頁
內容簡介
本書是《材料科學與工程基礎》的第四版，相比前三版，本版補充修改了若干新的章節，並對其他章節進行了修改和擴展。全書分為20章，分別介紹了導言；原子結構與原子鍵；金屬和陶瓷的結構；高分子結構；固體缺陷；擴散；力學性能；變形和強化機制；失效；相圖；相變；電學性能；材料類型及其套用；材料的合成、製備和加工；複合材料；材料腐蝕和降解；熱學性能；磁學性能；光學性能；材料科學與工程學科中涉及的經濟、環境及社會問題。附錄部分給出了相關性能參數。
本書可供材料科學與工程專業師生參考，也可供相關行業從業人員使用。
圖書目錄
第1章 導言 /001
學習目標 /002
1.1 歷史展望 /002
1.2 材料科學與工程 /002
1.3 為什麼學習材料科學與工程？ /004
1.4 材料的分類 /004
重要材料—碳酸飲料容器 /008
1.5 先進材料 /009
1.6 現代材料需求 /010
1.7 工藝/結構/性能/套用間的相互關係 /011
總結 /013
參考文獻 /014
習題 /014
第2章 原子結構與原子鍵 /015
學習目標 /016
2.1 概述 /016
原子結構 /016
2.2 基本概念 /016
2.3 原子中的電子 /017
2.4 元素周期表 /022
固體中的原子鍵 /023
2.5 鍵合力與鍵能 /023
2.6 原子間主價鍵 /025
2.7 次價鍵或范德華鍵 /028
重要材料—水（結冰後體積膨脹） /030
2.8 分子 /031
總結 /031
參考文獻 /033
習題 /033
工程基礎問題 /035
第3章 金屬和陶瓷的結構 /036
學習目標 /037
3.1 概述 /037
晶體結構 /037
3.2 基本概念 /037
3.3 晶胞 /038
3.4 金屬晶體結構 /038
3.5 密度計算—金屬 /043
3.6 陶瓷晶體結構 /043
3.7 密度計算—陶瓷 /048
3.8 矽酸鹽陶瓷 /049
3.9 碳 /052
3.10 多晶型和同素異形體 /053
3.11 晶系 /053
重要材料—碳納米管 /054
晶體點陣、晶向、晶面 /056
重要材料—錫（同素異形體轉變） /056
3.12 點坐標 /057
3.13 晶向 /058
3.14 晶面 /063
3.15 線密度和面密度 /067
3.16 密排晶體結構 /068
晶體和非晶材料 /070
3.17 單晶 /070
3.18 多晶材料 /071
3.19 各向異性 /072
3.20 X射線衍射：晶體結構的確定 /072
3.21 非晶固體 /076
總結 /078
參考文獻 /081
習題 /082
工程基礎問題 /088
第4章 高分子結構 /089
學習目標 /090
4.1 概述 /090
4.2 碳氫化合物分子 /090
4.3 聚合物分子 /092
4.4 高分子化學 /093
4.5 分子量 /097
4.6 分子形狀 /099
4.7 分子結構 /100
4.8 分子構型 /101
4.9 熱塑性和熱固性聚合物 /104
4.10 共聚物 /105
4.11 聚合物的結晶度 /106
4.12 聚合物晶體 /109
總結 /110
參考文獻 /113
習題 /113
工程基礎問題 /116
第5章 固體缺陷 /117
學習目標 /118
5.1 概述 /118
點缺陷 /118
5.2 金屬中的點缺陷 /118
5.3 陶瓷中的點缺陷 /120
5.4 固體中的雜質 /123
5.5 高分子中的點缺陷 /126
5.6 成分表述 /126
其他缺陷 /129
5.7 位錯—線缺陷 /129
5.8 面缺陷 /132
5.9 體缺陷 /134
5.10 原子振動 /135
重要材料—催化劑（以及表面缺陷） /135
顯微組織觀察 /136
5.11 顯微鏡基本概念 /136
5.12 顯微技術 /137
5.13 晶粒尺寸測定 /140
總結 /142
參考文獻 /146
習題 /146
設計問題 /150
工程基礎問題 /150
第6章 擴散 /151
學習目標 /152
6.1 概述 /152
6.2 擴散機制 /153
6.3 穩態擴散 /154
6.4 非穩態擴散 /156
6.5 影響擴散的因素 /160
6.6 半導體材料中的擴散 /165
重要材料—積體電路互連鋁線 /168
6.7 其他擴散路徑 /169
6.8 離子化合物和聚合物中的擴散 /169
總結 /171
參考文獻 /175
習題 /175
設計問題 /179
工程基礎問題 /180
第7章 力學性能 /181
學習目標 /182
7.1 概述 /182
7.2 應力和應變概念 /183
彈性變形 /186
7.3 應力-應變行為 /186
7.4 滯彈性 /189
7.5 材料的彈性性能 /190
力學行為—金屬 /192
7.6 拉伸性能 /193
7.7 真應力和真應變 /199
7.8 塑性變形後的彈性回復 /201
7.9 壓縮、剪下、扭轉變形 /202
力學行為—陶瓷 /202
7.10 彎曲強度 /202
7.11 彈性行為 /204
7.12 孔隙率對陶瓷力學性能的影響 /204
力學行為—高分子 /205
7.13 應力-應變行為 /205
7.14 巨觀變形 /207
7.15 黏彈性 /208
硬度及其他力學性能 /212
7.16 硬度 /212
7.17 陶瓷材料的硬度 /217
7.18 高分子的撕裂強度與硬度 /218
物性多樣性和設計/安全因素 /218
7.19 材料性能多樣性 /218
7.20 設計/安全因素 /220
總結 /222
參考文獻 /227
習題 /228
設計問題 /238
工程基礎問題 /239
第8章 變形和強化機制 /241
學習目標 /242
8.1 概述 /242
金屬的變形機制 /242
8.2 歷史 /243
8.3 位錯的基本概念 /243
8.4 位錯的特徵 /245
8.5 滑移系 /246
8.6 單晶體的滑移 /248
8.7 多晶體的塑性變形 /250
8.8 孿晶產生的變形 /252
金屬的強化機制 /253
8.9 晶粒細化強化 /253
8.10 固溶強化 /254
8.11 應變強化 /256
回復、再結晶和晶粒長大 /259
8.12 回復 /259
8.13 再結晶 /259
8.14 晶粒長大 /263
陶瓷材料變形機制 /264
8.15 晶體陶瓷 /265
8.16 非晶陶瓷 /265
聚合物變形及增強機制 /266
8.17 半結晶聚合物的變形 /266
8.18 影響半結晶聚合物的力學
性能的因素 /269
重要材料—收縮包裝聚合物薄膜 /271
8.19 彈性體的變形 /271
總結 /273
參考文獻 /279
習題 /279
設計問題 /285
工程基礎問題 /285
第9章 失效 /286
學習目標 /287
9.1 概述 /287
斷裂 /288
9.2 斷裂基礎 /288
9.3 延性斷裂 /288
斷口研究 /289
9.4 脆性斷裂 /290
9.5 斷裂力學原理 /292
9.6 陶瓷的脆性斷裂 /299
9.7 高分子的斷裂 /302
9.8 斷裂韌性測試 /304
疲勞 /308
9.9 交變應力 /308
9.10 S-N曲線 /310
9.11 高分子材料的疲勞 /312
9.12 裂紋的萌生與擴展 /312
9.13 影響疲勞壽命的因素 /314
9.14 環境因素 /316
蠕變 /317
9.15 廣義蠕變行為 /317
9.16 應力和溫度的影響 /318
9.17 數據外推法 /320
9.18 高溫用合金 /321
9.19 陶瓷和高分子材料的蠕變 /321
總結 /322
參考文獻 /325
習題 /326
設計問題 /331
工程基礎問題 /332
第10章 相圖 /333
學習目標 /334
10.1 概述 /334
定義和基本概念 /334
10.2 溶解度極限 /335
10.3 相 /335
10.4 顯微結構 /336
10.5 相平衡 /336
10.6 單組分（一元）相圖 /337
二元相圖 /338
10.7 二元勻晶系統 /338
10.8 相圖分析 /340
10.9 勻晶合金顯微組織演變 /343
10.10 勻晶合金的力學性能 /346
10.11 二元共晶系統 /347
重要材料—無鉛釺料 /351
10.12 共晶合金顯微組織演變 /352
10.13 存在中間相或化合物的平衡相圖 /357
10.14 共析和包晶反應 /359
10.15 同成分相變 /360
10.16 陶瓷相圖 /361
10.17 三元相圖 /365
10.18 吉布斯相律 /365
鐵-碳系統 /367
10.19 鐵碳（Fe-Fe3C）相圖 /367
10.20 鐵碳合金顯微組織演變 /369
10.21 其他合金元素的影響 /376
總結 /376
參考文獻 /380
習題 /380
工程基礎問題 /388
第11章 相變 /389
學習目標 /390
11.1 概述 /390
金屬中的相變 /390
11.2 基本概念 /391
11.3 相變動力學 /391
11.4 亞穩態與平衡態 /400
鐵-碳合金中顯微結構與性能的改變 /400
11.5 等溫轉變圖 /401
11.6 連續冷卻轉變圖 /409
11.7 鐵-碳合金的力學行為 /412
11.8 回火馬氏體 /416
11.9 鐵-碳合金的相變及力學性能的回顧 /418
重要材料—形狀記憶合金 /419
沉澱硬化 /421
11.10 熱處理 /422
11.11 硬化機制 /423
11.12 其他說明 /425
高分子中的結晶、熔化和玻璃化轉變現象 /426
11.13 結晶 /426
11.14 熔化 /427
11.15 玻璃化轉變 /427
11.16 熔化溫度和玻璃化溫度 /427
11.17 熔化溫度和玻璃化溫度的影響因素 /428
總結 /430
參考文獻 /435
習題 /436
設計問題 /441
工程基礎問題 /442
第12章 電學性能 /443
學習目標 /444
12.1 概述 /444
電導 /444
12.2 歐姆定律 /444
12.3 電導率 /445
12.4 電子和離子導電 /446
12.5 固體能帶結構 /446
12.6 能帶傳導與原子成鍵模型 /448
12.7 電子遷移率 /450
12.8 金屬的電阻率 /450
12.9 工業合金的電學特性 /453
重要材料—鋁電導線 /453
半導電性 /455
12.10 本徵半導體 /455
12.11 雜質半導體 /457
12.12 溫度對載流子濃度的影響 /460
12.13 影響載流子遷移率的因素 /462
12.14 霍爾效應 /465
12.15 半導體器件 /467
離子型陶瓷和聚合物的電導 /472
12.16 離子型材料的電導 /472
12.17 聚合物的電學性能 /473
介電性能 /474
12.18 電容器 /474
12.19 場矢量和極化 /475
12.20 極化類型 /478
12.21 與頻率相關的相對介電常數 /480
12.22 介電強度 /481
12.23 介電材料 /481
材料的其他電學特性 /481
12.24 鐵電性 /481
12.25 壓電性 /482
總結 /483
參考文獻 /489
習題 /490
設計問題 /495
工程基礎問題 /496
第13章 材料類型及其套用 /497
學習目標 /498
13.1 概述 /498
金屬合金的類型 /498
13.2 鐵合金 /498
13.3 非鐵金屬及其合金 /509
重要材料—歐元硬幣所用的金屬合金 /517
陶瓷的種類 /518
13.4 玻璃 /518
13.5 玻璃陶瓷 /519
13.6 黏土製品 /520
13.7 耐火材料 /521
13.8 磨料 /523
13.9 水泥 /523
13.10 先進陶瓷 /524
重要材料—壓電陶瓷 /526
13.11 金剛石和石墨 /527
聚合物的類型 /528
13.12 塑膠 /528
重要材料—酚醛檯球 /531
13.13 橡膠 /531
13.14 纖維 /533
13.15 其他套用 /533
13.16 先進高分子材料 /535
總結 /538
參考文獻 /541
習題 /542
設計問題 /543
工程基礎問題 /544
第14章 材料的合成、製備和加工 /545
學習目標 /546
14.1 概述 /546
金屬的製備 /546
14.2 成型加工 /547
14.3 鑄造 /548
14.4 其他技術 /549
金屬的熱加工 /551
14.5 退火工藝 /551
14.6 鋼的熱處理 /553
陶瓷材料製造 /561
14.7 玻璃和玻璃陶瓷的製造與加工 /562
14.8 黏土製品的製造與加工 /566
14.9 粉末壓制 /570
14.10 流延成型 /572
聚合物的合成與加工 /573
14.11 聚合反應 /573
14.12 聚合物添加劑 /575
14.13 塑膠成型技術 /576
14.14 橡膠的成型 /579
14.15 纖維和薄膜的成型 /579
總結 /580
參考文獻 /585
習題 /586
設計問題 /588
工程基礎問題 /589
第15章 複合材料 /590
學習目標 /591
15.1 概述 /591
顆粒增強複合材料 /593
15.2 大顆粒複合材料 /593
15.3 彌散增強複合材料 /596
纖維增強複合材料 /597
15.4 纖維長度的影響 /597
15.5 纖維取向和濃度的影響 /598
15.6 纖維相 /606
15.7 基體相 /607
15.8 聚合物基複合材料 /608
15.9 金屬基複合材料 /613
15.10 陶瓷基複合材料 /614
15.11 碳/碳複合材料 /615
15.12 混雜複合材料 /616
15.13 纖維增強複合材料的加工 /616
結構複合材料 /618
15.14 層狀複合材料 /619
15.15 夾芯板 /619
重要材料—納米複合塗層 /620
總結 /621
參考文獻 /624
習題 /624
設計問題 /628
工程基礎問題 /629
第16章 材料腐蝕和降解 /630
學習目標 /631
16.1 概述 /631
金屬的腐蝕 /631
16.2 電化學因素 /632
16.3 腐蝕速率 /638
16.4 腐蝕速率預測 /639
16.5 鈍化 /645
16.6 環境影響 /646
16.7 腐蝕形式 /646
16.8 腐蝕環境 /653
16.9 腐蝕防護 /654
16.10 氧化 /656
陶瓷材料的腐蝕 /659
聚合物的降解 /659
16.11 溶脹和溶解 /659
16.12 鍵斷裂 /661
16.13 風化 /662
總結 /663
參考文獻 /666
習題 /666
設計問題 /670
工程基礎問題 /670
第17章 熱學性能 /671
學習目標 /672
17.1 概述 /672
17.2 熱容 /672
17.3 熱膨脹 /675
重要材料—因瓦和其他低膨脹係數合金 /677
17.4 熱導率 /678
17.5 熱應力 /681
總結 /682
參考文獻 /684
習題 /684
設計問題 /686
工程基礎問題 /687
第18章 磁學性能 /688
學習目標 /689
18.1 概述 /689
18.2 基本概念 /689
18.3 反磁性和順磁性 /692
18.4 鐵磁性 /694
18.5 反鐵磁性和亞鐵磁性 /695
18.6 溫度對磁性行為的影響 /698
18.7 磁疇和磁滯現象 /699
18.8 磁各向異性 /702
18.9 軟磁材料 /703
重要材料—用於變壓器鐵芯的鐵–矽合金 /704
18.10 硬磁材料 /705
18.11 磁存儲器 /707
18.12 超導現象 /710
總結 /713
參考文獻 /715
習題 /716
設計例題 /719
工程基礎問題 /719
第19章 光學性能 /720
學習目標 /721
19.1 概述 /721
基本概念 /721
19.2 電磁輻射 /721
19.3 光與固體間的相互作用 /723
19.4 原子和電子間的相互作用 /724
金屬材料的光學性質 /725
非金屬材料的光學性質 /726
19.5 折射 /726
19.6 反射 /727
19.7 吸收 /728
19.8 透射 /731
19.9 顏色 /731
19.10 絕緣體中的不透明和半透明 /733
光學現象的套用 /733
19.11 發光 /733
19.12 光電導 /734
重要材料—發光二極體 /734
19.13 雷射 /736
19.14 光纖通信 /740
總結 /742
參考文獻 /745
習題 /745
設計問題 /747
工程基礎問題 /747
第20章 材料科學與工程學科
中涉及的經濟、環境
及社會問題 /748
學習目標 /749
20.1 概述 /749
經濟因素 /749
20.2 組件設計 /750
20.3 材料 /750
20.4 製造技術 /750
環境和社會因素 /751
20.5 材料科學與工程中的回收問題 /753
重要材料—生物可降解的和可生物再生的高分子材料/塑膠材料 /755
總結 /758
參考文獻 /758
設計問題 /759
附錄A 國際單位制（SI） /760
附錄B 部分工程材料的性能 /762
附錄C 部分工程材料的成本和相對成本 /797
附錄D 常見聚合物的重複單元結構 /803
附錄E 常見聚合物玻璃化轉變溫度和熔點 /807
