材料物理性能及其分析测试方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高智勇，隋解和，孟祥龙 编

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• 材料物理性能
• 材料测试
• 分析方法
• 材料科学
• 物理学
• 工程技术
• 无损检测
• 材料表征
• 性能分析
• 测试技术

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560345918

版次：1

商品编码：11859621

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　《材料科学研究与工程技术·材料物理系列:材料物理性能及其分析测试方法》是将材料物理的一些基本概念与材料物理性能相结合编写而成，全书共分7章，第1章简要论述了固体中的电子能量结构和状态，为读者简要回顾固体物理的一些基本知识，其余各章集中介绍了材料的电、介电、磁、热、光、弹性和内耗性能。《材料科学研究与工程技术·材料物理系列:材料物理性能及其分析测试方法》着重阐述了各种物理性能的物理原理及微观机制，在此基础上，分析了成分、组织结构对宏观物理性能的影响规律，介绍了材料各种物理性能的主要表征参量及其重要的测试方法。在《材料科学研究与工程技术·材料物理系列:材料物理性能及其分析测试方法》的一些章节中，还注重引入了现代新材料的一些内容。

目录

第1章　材料中的电子理论
1.1概述
1.2自由电子理论
1.3金属的费密—索末菲（Fermi—Sommerfel）电子理论
1.4自由电子的按能级分布
1.5晶体能带理论基本知识概述
1.5.1能带理论的三个假设
1.5.2近自由电子近似
1.5.3布里渊区理论
1.5.4准自由电子近似电子能级密度
1.5.5能带理论的局限性
1.6原子中的电子状态
1.6.1核外电子运动的特征
1.6.2核外电子的运动状态
1.6.3原子的壳层结构、核外电子排布与元素周期律
第2章　材料电学性能的测试技术
2.1概述
2.2电子类载流子导电
2.2.1金属导电机制
2.2.2金属材料的导电性控制因素
2.2.3纯金属的电阻周期性
2.2.4马基申定则
2.2.5金属电阻率的影响因素
2.3金属合金的电阻率
2.3.1固溶体的电阻
2.3.2化合物、中间相、多相合金电阻
2.4非晶合金的电学性能
2.5半导体的电学性能
2.5.1半导体材料及其能带结构特征
2.5.2半导体的导电性
2.6绝缘体的电学性能
2.7超导体的导电性
2.7.1超导电性的基本性质
2.7.2两类超导体
2.7.3超导现象的物理本质
2.7.4超导电性的主要应用
2.8导电性的测量
2.8.1指示仪表间接测量法
2.8.2直流电桥测量法
2.8.3直流电位差计法
2.8.4用冲击检流计法测量绝缘体电阻
2.8.5直流四探针法
2.9纳米材料的电性
思考题
第3章　材料的介电性能及其分析测试技术
3.1绪论
3.2电介质及其极化机制
3.2.1恒定电场中的电极化
3.2.2电介质极化的微观机制
3.3交变电场下的电介质
3.3.1交变电场下的电介质极化过程
3.3.2交变电场下电介质的复介电系数和介质损耗
3.3.3复介电系数与温度、频率的关系
3.4电介质极化在工程实践中的意义
3.5电介质的电导与性能
3.5.1电介质的电导
3.5.2电介质的电导率和电阻率
3.5.3气体电介质中的电导
3.5.4液体电介质中的电导
3.5.5固体电介质中的电导
3.6电介质的损耗及等值电路
3.7电介质的击穿
3.8电介质极化的相关表征物理量
3.9电介质弛豫和频率响应
3.10压电性及其表征量
3.10.1压电性
3.10.2晶体压电性产生原因
3.10.3压电材料的主要表征参数
3.10.4压电材料的主要应用
3.11热释电性及其表征量
3.11.1热释电现象
3.11.2热释电效应产生的条件
3.11.3热释电性的表征
3.11.4热释电性的应用
3.12铁电性及其表征量
3.12.1铁电性
3.12.2铁电畴的观察
3.12.3铁电性的起源
3.12.4铁电性的分类
3.12.5铁电体的性能及其应用
3.12.6铁电性、压电性和热释电性关系
3.13介电测量简介
3.13.1电容率（介电常数）和介电损耗的测定
3.13.2电滞回线的测量
3.13.3压电性的测量
思考题
第4章　材料磁学性能的测试技术
4.1绪论
4.2材料的磁化现象及磁学基本量
4.2.1磁场
4.2.2磁荷、磁偶极子和磁矩
4.2.3磁场强度、磁化强度、磁感应强度及其关系
4.2.4磁化率和磁导率
4.2.5CGS系统中的磁学单位
4.2.6磁化状态下磁体中的静磁能量
4.3物质的磁性分类
4.4磁性的起源与原子本征磁矩、抗磁性和顺磁性
4.4.1自由原子的本征磁矩
4.4.2物质的抗磁性
4.4.3物质的顺磁性
4.4.4金属的顺磁性和抗磁性
4.5铁磁性和亚铁磁性物质的特性
4.5.1磁化曲线
4.5.2磁滞回线
4.6磁晶各向异性和磁晶能
4.7磁致伸缩与磁弹性能
4.8铁磁性的物理本质
4.9磁畴的起因与磁畴结构
4.9.1磁畴的起因
4.9.2不均匀物质中的磁畴
4.10影响合金铁磁性和亚铁磁性的因素
4.10.1温度对铁磁和亚铁磁性影响
4.10.2加工硬化的影响
4.10.3合金元素含量的影响
4.11技术磁化和反磁化过程
4.11.1技术磁化的机制
4.11.2畴壁壁移的动力与阻力
4.11.3反磁化过程和磁矫顽力
4.12磁性材料的动态特性
4.12.1交流磁化过程与交流回线
4.12.2复数磁导率
4.12.3交变磁场作用下的能量损耗
4.13磁性测量
4.13.1抗磁与顺磁材料磁化率的测量
4.13.2铁磁体材料的直流磁性测量
4.13.3铁磁体材料的交流磁性测量
4.14纳米材料的磁性
思考题
……
第5章　材料光学性能的测试技术
第6章　材料热学性能及其分析测试技术
第7章　材料弹性及内耗测试技术
参考文献

前言/序言

《材料科学导论》 本书旨在为初学者提供一个全面而易懂的材料科学基础框架。我们将从材料的定义和分类入手，介绍金属、陶瓷、高分子、复合材料等主要材料类别及其基本结构与性能特点。读者将深入了解原子键合、晶体结构、缺陷对材料宏观性能的影响，以及如何通过材料的微观结构来调控其力学、热学、电学、磁学和光学等性能。 本书内容涵盖： 第一部分：材料基础 材料的定义与分类： 探讨材料在现代科技中的核心地位，并系统介绍按照化学成分、结构特征、使用性能等不同维度对材料进行的分类。 原子结构与键合： 深入解析原子模型，阐述不同化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）的形成机制及其对材料性质的决定性影响。 晶体结构与非晶态： 讲解晶体的基本概念，包括点阵、晶胞、晶向和晶面，以及常见的晶体结构（如面心立方、体心立方、六方密排）。同时，介绍非晶态材料（如玻璃）的无序结构特点。 材料中的缺陷： 探讨点缺陷（空位、填隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的存在形式，以及它们如何显著影响材料的强度、塑性、导电性和扩散等性能。 第二部分：材料的宏观性能 力学性能： 详细阐述弹性、塑性、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性、疲劳、蠕变等关键力学性能指标的定义、测量方法及影响因素。我们将重点分析应力-应变曲线，理解材料在不同载荷下的响应。 热学性能： 介绍热导率、比热容、热膨胀系数等热学参数，探讨它们在材料设计中的重要性，例如在隔热、导热应用中的考量。 电学性能： 区分导体、半导体和绝缘体，深入了解电导率、电阻率、介电常数等电学参数的物理本质，以及电子在材料中的传输机制。 磁学性能： 介绍顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性等磁现象，以及磁导率、矫顽力、磁滞回线等关键磁学参数，探讨磁性材料在信息存储、电机等领域的应用。 光学性能： 讲解透明、半透明、不透明材料的光学特性，以及折射率、反射率、吸收率、透射率等参数，并初步介绍光电材料的工作原理。 第三部分：主要材料类别及其特性 金属材料： 重点介绍纯金属和合金的性能特点，包括强度、塑性、韧性、导电性和导热性。我们将讨论合金化、热处理等提高金属材料性能的方法。 陶瓷材料： 阐述陶瓷材料（如氧化物、氮化物、碳化物）的高温稳定性、硬度、耐腐蚀性以及脆性等特点，并介绍陶瓷的制备工艺。 高分子材料： 探讨高分子链的结构、分子量、交联等因素如何影响塑料、橡胶、纤维等高分子材料的柔韧性、强度和耐化学性。 复合材料： 介绍由两种或两种以上不同材料复合而成的材料，例如纤维增强复合材料，重点分析其兼具各组分优点的设计理念和应用前景。 第四部分：材料的制备与加工 金属材料的制备与加工： 介绍冶炼、铸造、锻造、轧制、焊接等工艺，以及如何通过这些工艺控制材料的微观结构和性能。 陶瓷材料的制备与加工： 讲解粉末冶金、烧结等陶瓷制备的关键步骤，以及如何克服陶瓷脆性。 高分子材料的加工： 介绍注塑、挤出、吹塑、压延等高分子材料成型技术。 新材料的开发与应用： 简要介绍纳米材料、智能材料、生物材料等前沿材料领域的发展趋势及其潜在应用。 本书力求以清晰的逻辑、丰富的图示和生动的案例，引导读者循序渐进地掌握材料科学的核心知识，为进一步深入学习和研究材料学打下坚实的基础。无论您是材料专业的学生，还是对材料科学感兴趣的工程师、研究人员，本书都将是您探索材料世界的理想起点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，就充满了那种沉甸甸的专业感，深蓝色的背景，加上银白色的书名，字体也相当讲究，一看就知道不是那种随随便便的科普读物。我作为一个材料工程专业的学生，拿到这本书的时候，心里就暗暗期待它能帮我梳理清楚那些在课堂上听得云里雾里，做实验时又觉得难以把握的“材料物理性能”到底是怎么回事。翻开目录，那一串串的章节标题，比如“晶体结构与衍射”、“电子结构与光学性质”、“热力学与相变”，还有后面的“力学性能测试”、“电学性能测量”等等，都让我感到一种既熟悉又陌生的气息。熟悉是因为这些词汇我都在课本上见过，陌生是因为我总觉得这些概念之间似乎存在着一种更深刻的联系，而这种联系往往是教科书里点到即止，或者需要通过大量的实践才能逐渐体悟的。这本书的篇幅也相当可观，拿到手里就能感受到它的分量，这让我觉得内容肯定非常充实，不像是那种只能泛泛而谈的书籍。我尤其关注那些关于“分析测试方法”的部分，因为在我看来，理论知识固然重要，但如果不能通过实际的测量手段去验证和理解，那么这些理论就显得有些飘渺。我希望这本书能详细介绍各种测试设备的原理、操作步骤，以及如何解读测试结果，这样才能真正将理论与实践结合起来，从而更好地解决实际工程中遇到的材料问题。从这本书的结构来看，它似乎是从最基础的材料微观结构入手，逐步深入到宏观的物理性能，再到如何去表征和分析这些性能，这种层层递进的逻辑，应该非常有利于理解材料的本质。我迫不及待地想深入阅读，看看它是否能解答我一直以来对材料物理性能的疑问，以及如何才能更有效地利用各种分析测试技术来指导材料的设计和应用。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本书，我最直观的感受是它严谨而系统。作为一名长期在材料研发一线工作的工程师，我深知理论与实践之间的鸿沟。许多时候，我们在实验室里会遇到一些意想不到的材料行为，这些行为往往需要我们具备扎实的理论基础来解释，同时又需要精准的分析测试手段来量化和验证。这本书的标题，尤其是“分析测试方法”这几个字，立刻抓住了我的目光。在实际工作中，我经常需要使用各种材料表征仪器，但有时候，对于仪器的原理理解不够透彻，对于测试数据的解读也可能存在一定的偏差，这无疑会影响到我们对材料性能的准确评估和判断。因此，我非常期待这本书能够深入浅出地讲解各种主流的材料分析测试技术，比如X射线衍射（XRD）如何揭示晶体结构，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）如何观察微观形貌，能量色散X射线光谱（EDS）如何进行元素分析，差示扫描量热法（DSC）如何研究热力学性质等等。我希望它不仅仅是罗列这些技术，更能够阐述其背后的物理原理，以及在不同应用场景下的优缺点和适用范围。此外，书中关于“材料物理性能”的论述，我也希望能涵盖到力学、电学、磁学、光学、热学等多个方面，并且能够将这些宏观性能与微观结构、化学成分以及加工工艺等联系起来，形成一个完整的知识体系。如此一来，无论是对于新材料的开发，还是对现有材料的优化，都能提供有力的理论指导和技术支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直就是为我这样在精密仪器领域摸爬滚打多年的技术人员量身定做的。我一直觉得，我们对材料性能的理解，很大程度上取决于我们能否准确地“看见”和“测量”它们。很多时候，我们遇到的问题，不是材料本身不够好，而是我们没有找到正确的分析方法，或者对分析结果的理解不够深入。这本书的“分析测试方法”这个切入点，正是抓住了问题的核心。我希望它能够像一本使用手册，又像一本理论宝典，详细介绍各种分析仪器的基本原理、操作技巧，甚至是日常维护注意事项。例如，在进行金相显微镜观察时，抛光过程的细微差别可能对最终结果产生巨大影响；在使用拉伸试验机进行力学性能测试时，应力应变曲线的拟合和分析，也需要一定的专业知识。我尤其期待书中能有关于失效分析的章节，因为这直接关系到产品质量和安全，通过分析材料的失效机制，我们可以找出设计的不足或者工艺的缺陷。另外，关于各种分析测试方法的数据处理和图谱解读，我也希望能够得到更深入的指导。例如，XRD谱图中的峰位、峰强、峰宽分别代表什么意义？SEM图像中的形貌特征如何与材料的实际性能联系起来？如果书中能够提供一些典型的案例分析，那就更好了，这样我就可以对照着自己的实际工作，学习如何更好地利用这些技术解决问题。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，拿到这本书的时候，我最先吸引我的，是它那股扑面而来的“硬核”气息。作为一名在实验室里与各种样品和仪器打交道的初级研究员，我经常感到自己的知识体系还不够完善，尤其是在理解各种复杂材料性能背后的物理机制以及如何精确地测量它们方面，总觉得缺少一些关键的连接。这本书的标题，恰好点出了我最迫切需要解决的两个方面：“材料物理性能”和“分析测试方法”。我希望这本书能够系统地梳理材料的各种物理性能，不仅仅是简单的罗列，而是能深入剖析其形成的原因，比如电子的排布如何影响材料的导电性，晶格的缺陷如何影响材料的力学强度，原子间的相互作用如何决定材料的热学特性等等。同时，更令我期待的是关于“分析测试方法”的部分。我希望这本书能够详细介绍各种表征技术，不仅是原理，更重要的是实际操作的注意事项和结果的解读。比如说，在进行成分分析时，如何选择合适的能谱仪，如何避免样品制备带来的误差；在进行力学性能测试时，如何选择合适的加载速率和应变片，如何分析测试得到的应力-应变曲线，以获得可靠的实验数据。我期望这本书能为我提供一个清晰的框架，让我能够将课堂上学到的理论知识与实际的实验操作和数据分析紧密地结合起来，从而提高我解决科研问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我看来，更像是一位经验丰富的老师，能够引领我们进入材料科学的深层世界。我是一名材料专业的本科生，在学习过程中，常常被各种复杂的概念和抽象的理论所困扰。比如，我们学习了晶体结构，了解了布拉维格子和空间群，但如何通过X射线衍射来解析晶体结构，又该如何理解衍射峰的位置和强度与晶体结构的关系，这些在课堂上可能只是简单带过，而我内心却渴望更深入的理解。同样，关于材料的力学性能，我们学习了杨氏模量、泊松比、屈服强度等概念，但如何在实际中通过拉伸、压缩、弯曲等试验来测量这些参数，以及如何分析测试结果，找出影响材料力学性能的微观机制，这些对我来说都是亟待解决的问题。这本书的标题，恰好包含了这两个我最关注的方面。我希望它能够详细介绍各种材料的物理性能，从宏观到微观，将它们背后的物理原理阐述清楚。更重要的是，我期待它能够详细讲解各种分析测试方法，不仅仅是仪器的名称和功能，更重要的是其工作原理、操作流程、实验步骤以及如何准确地解读和分析测试数据。我希望这本书能够提供一些实际的案例，通过具体的例子来展示如何运用这些分析方法来解决实际问题，这样才能帮助我更好地理解和掌握材料科学的知识，为我未来的学习和研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的厚度，就已经预示了其内容的深度和广度，这让我这位从事多年材料失效分析的工程师眼前一亮。在我的工作中，失效分析往往需要借助多种手段来层层剥离问题的根源，从宏观的断口形貌到微观的晶界腐蚀，再到成分的变化，每一个环节都至关重要。而“分析测试方法”正是我们进行失效分析的利器。我特别希望这本书能详细阐述各种分析技术在失效分析中的具体应用。例如，扫描电镜（SEM）配合能谱仪（EDS）是如何帮助我们识别断口形貌和局部成分异常的？透射电镜（TEM）在观察微观析出相和位错结构方面有何优势？X射线光电子能谱（XPS）又如何在表面化学成分分析中发挥作用？我希望书中能够提供一些典型的失效案例，并详细介绍分析的整个过程，包括样品的制备、仪器的选择、数据的采集和分析，以及最终的结论。此外，对于“材料物理性能”的阐述，我也希望能够更侧重于它们与失效之间的关联。比如，材料的疲劳性能、断裂韧性、应力腐蚀开裂敏感性等，这些宏观性能的不足，是如何导致材料在特定环境下发生失效的。我期待这本书能够为我们提供一个系统性的失效分析框架，帮助我们更有效地诊断和预防材料的失效问题，从而提高产品的可靠性和安全性。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的标题来看，它似乎触及了我近期职业发展中一个非常关键的领域。我是一名在产品质量控制部门工作的技术人员，日常工作中，我们经常需要对原材料和成品进行各种性能测试，以确保它们符合设计要求和行业标准。然而，很多时候，我们遇到的挑战是如何选择最适合的测试方法，如何确保测试结果的准确性和可重复性，以及如何将测试结果与材料的内在性能联系起来。这本书的“分析测试方法”部分，正是我们急需的知识补充。我希望这本书能够详细介绍各种常用的材料性能测试方法，并对其原理、操作规程、注意事项进行深入讲解。例如，在进行硬度测试时，不同压痕器和加载方式对结果有何影响？在进行表面粗糙度测量时，探针的半径和扫描速度如何选择？在进行电性能测试时，如何保证接触良好，避免杂散信号的干扰？我期待书中能够提供大量的图表和实例，帮助我们更直观地理解各种测试过程，并学会如何处理和分析测试数据，例如如何绘制控制图，如何进行统计分析，以评估产品质量的稳定性。同时，关于“材料物理性能”的章节，我也希望能够了解不同性能指标的物理意义，以及它们如何影响产品的最终性能和使用寿命。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，给人的感觉就是那种扎实的学术风格，沉稳而专业，这让我这位在材料合成领域摸爬滚打多年的研究人员感到一丝亲切。我一直在思考，我们合成出的新材料，其内在的物理性能到底如何？又该如何通过有效的测试手段来表征和验证我们的合成成果？这本书的标题，恰好点出了我研究中最核心的两个环节：“材料物理性能”和“分析测试方法”。我迫切希望这本书能够系统地介绍各种材料的物理性能，从最基本的力学性能，比如强度、硬度、韧性，到更复杂的电学、磁学、光学、热学性能，甚至是声学性能。更重要的是，我期待书中能够详细讲解各种先进的分析测试技术，不仅仅是原理，更希望能深入到实验设计的思路和数据分析的方法。例如，在评价一种新型纳米材料的力学性能时，我们该如何选择合适的测试技术，是宏观的拉伸试验，还是微观的纳米压痕？在表征其光学性能时，如何利用紫外-可见吸收光谱，或者荧光光谱来获得可靠的数据？我希望这本书能够为我提供一个清晰的指南，帮助我了解当前材料表征领域的最新进展，掌握各种测试方法的优势与局限，从而更有效地评估和优化我的材料合成工作，为新材料的开发提供坚实的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的尺寸和厚度，让我感觉它是一本能够伴随我整个学习生涯的工具书。作为一名即将毕业的材料学硕士研究生，我常常感到自己的知识储备还有待提升，尤其是在将理论知识转化为实际问题解决方案的能力方面。这本书的标题，“材料物理性能及其分析测试方法”，就精准地击中了我的痛点。在我的研究课题中，我需要深入理解材料的各种物理性能，例如，金属材料的塑性变形机制，陶瓷材料的脆性断裂原因，高分子材料的热稳定性等等。同时，我也需要掌握各种分析测试技术，以便能够准确地表征这些性能。我非常期待这本书能够详细介绍各种材料的物理性能，并深入剖析其形成背后的物理机制。更令我兴奋的是，书中关于“分析测试方法”的部分。我希望它能够全面地介绍各种常用的材料分析仪器和测试技术，包括它们的原理、操作步骤、优缺点，以及如何选择合适的仪器和方法来解决特定的问题。我尤其希望书中能够包含一些关于数据处理和图谱解析的指导，因为这往往是实验结果中最具挑战性的部分。如果书中能够提供一些实际的案例分析，展示如何将理论知识与分析测试方法相结合来解决实际的材料问题，那将对我未来的科研工作大有裨益。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本书，我立刻被它沉甸甸的分量和清晰的排版所吸引。作为一名在光学材料领域工作多年的工程师，我深知材料的光学性能与其微观结构、电子特性以及表面状态之间有着千丝万缕的联系，而要精确地理解和控制这些性能，离不开先进的分析测试技术。这本书的标题，正是集中了我工作中最关心的两个方面。我希望书中能够深入剖析各种光学材料的物理性能，例如折射率、透光率、反射率、吸收光谱、荧光发射等，并阐述其背后的物理机制，比如电子跃迁、晶格振动、声子散射等。更重要的是，我非常期待书中关于“分析测试方法”的详细论述。我希望它能全面介绍用于表征光学材料性能的各种先进技术，如椭圆偏振光谱（SE）、紫外-可见近红外光谱（UV-Vis-NIR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、光致发光光谱（PL）等。我期望书中不仅会讲解这些仪器的基本原理和操作，更会深入探讨如何通过这些测试来评估材料的光学质量，如何优化材料的设计以获得期望的光学特性，以及如何通过分析测试结果来诊断材料在使用过程中出现的性能衰退或失效的原因。我期待这本书能够成为我进行光学材料研究和产品开发的重要参考。