“材料科學基礎”是高等學校材料科學與工程一級學科專業課程體系中一門重要的學科基礎課程。《材料科學基礎》是教育都高等教育百門精品課程教材建設計劃立項研究項目教材，是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，是“材料科學基礎”國家級精品課程教材。
本書主要從一級學科層次上闡述材料的組成與結構、制備與加工、性質、使用性能等材料科學與工程主要要素之間的相互關系及其制約規律。全書主要包括12章內容：材料引言、晶體結構、晶體結構缺陷、非晶態結構與性質、表面結構與性質、相平衡與相圖、基本動力學過程——擴散、材料中的相變、材料制備中的固態反應、燒結、腐蝕與氧化、疲勞與斷裂等。
本書可供高等學校材料科學與工程一級學科（本科）專業的學科基礎課程教學使用，也可作為二級學科專業的學科基礎課程教材使用，同時還可作為材料類相關專業工程技術人員的閱讀參考書。
1 材料引言
本章提要
1.1 材料類型
1.1.1 金屬材料
1.1.2 無機非金屬材料
1.1.3 有機高分子材料（聚合物）
1.1.4 復合材料
1.2 材料組成、結構、性質、工藝及其與環境的關系
1.2.1 材料結構層次
1.2.2 工程材料常見性質與性能
1.2.3 材料的加工工藝
1.2.4 材料性能的環境效應
1.3 材料的選擇
本章小結
思考題與習題 1 材料引言
本章提要
1.1 材料類型
1.1.1 金屬材料
1.1.2 無機非金屬材料
1.1.3 有機高分子材料（聚合物）
1.1.4 復合材料
1.2 材料組成、結構、性質、工藝及其與環境的關系
1.2.1 材料結構層次
1.2.2 工程材料常見性質與性能
1.2.3 材料的加工工藝
1.2.4 材料性能的環境效應
1.3 材料的選擇
本章小結
思考題與習題
2 晶體結構
本章提要
2.1 結晶學基礎
2.1.1 空間點陣
2.1.2 結晶學指數
2.1.3 晶向與晶面的關系、晶帶軸定理
2.2 晶體中質點的結合力與結合能
2.2.1 晶體中質點間的結合力
2.2.2 晶體的結合力與結合能
2.3 晶體中質點的堆積
2.3.1 最緊密堆積原理與最緊密堆積方式
2.3.2 內在因素對晶體結構的影響——化學組成與晶體結構的關系
2.3.3 外在因素對晶體結構的影響——同質多晶與類質同晶及晶型轉變
2.4 單質晶體結構
2.4.1 金屬晶體的結構
2.4.2 非金屬元素單質的晶體結構
2.5 無機化合物結構
2.5.1 AX型結構
2.5.2 AX2型結構
2.5.3 A2X3型結構
2.5.4 AX3型和A2X5型結構
2.5.5 ABO3型結構
2.5.6 ABO4型（白鎢礦型）結構及聲先效應
2.5.7 AB2O4型（尖晶石，Spinelle）結構
2.5.8 石榴（Garnet）結構
2.5.9 無機化合物結構與鮑林規則（Pauling's Rule）
2.6 硅酸鹽晶體結構
2.6.1 硅酸鹽晶體的組成表征、結構特點及分類
2.6.2 島狀結構
2.6.3 組群狀結構
2.6.4 鏈狀結構
2.6.5 層狀結構
2.6.6 架狀結構
2.7 高分子材料結構
2.7.1 高分子的鏈結構
2.7.2 高分子的聚集態結構
本章小結
思考題與習題
3 晶體結構缺陷
本章提要
3.1 晶體結構缺陷的類型
3.1.1 按缺陷的幾何形態分類
3.1.2 按缺陷產生的原因分類
3.2 點缺陷”
3.2.1 點缺陷的符號表征——Kroger-Vink符號
3.2.2 缺陷反應表示法
3.2.3 熱缺陷濃度的計算
3.2.4 熱缺陷在外力作用下的運動
3.2.5 熱缺陷與晶體的離子導電性
3.3 線缺陷
3.3.1 晶體的塑性和強度
3.3.2 位錯的類型
3.3.3 位錯的伯格斯矢量及位錯的性質
3.3.4 位錯的應力場與應變能
3.3.5 位錯的運動
3.3.6 位錯所受的力
3.3.7 位錯的反應
3.3.8 位錯與點缺陷的交互作用
……
4 非晶體結構與性質
5 表面結構與性質
6 相平衡和相圖
7 基本動力學過程——擴散
8 材料中的相變
9 材料制備中的固態反應
10 燒結
11 腐蝕與氧化
12 疲勞與斷裂
參考文獻
附錄
1 材料引言
1.3 材料的選擇
材料選擇是材料科學與材料工程的重要使命之一，是材料器件化、產品化的必經之路，是工程設計中的重要環節之一，會影響整個設計過程。材料選擇的核心是在技術、經濟合理以及環境協調的前提下，使材料的使用性能與產品的設計功能相適應。一方面材料服役于接近失效極限的范圍內，安全系數趨于低值，并盡可能使用高性能的材料和強化技術；另一方面，在產業化工藝技術不夠成熟和完善的情況下，避免盲目使用性能尚未穩定的新材料。選用材料的應該遵循使用性能、工藝性能、經濟性及環境協調性原則。
（1）使用性能原則
使用性能是材料在使用過程中，能夠安全可靠地工作所必需具備的性能。它包含材料的力學性能、物理性能和化學性能。對于結構性器件，使用性能中最主要的是材料的力學性能。因為只有在滿足力學性能之后才有可能保證器件正常運轉，不致早期失效。工程上經常對金屬材料采用熱處理和冷變形強化工藝，目的就是獲得較高力學性能。對于功能性器件，在滿足力學性能的前提下，重點考慮的是外場作用下特定性能響應外場變化的敏感性以及性能的環境穩定性。對所選材料使用性能的要求是在對器件工作條件及失效分析的基礎上提出的，這樣才可達到提高產品質量的目的。
（2）工藝性能原則
從原料到材料、從材料到器件、從器件到產品都要經過一系列工藝過程。工藝性能是指材料在不同的制造工藝條件下所表現出的承受加工的能力。它是物理、化學和力學性能的綜合。按工藝方法不同，可分為鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理工藝性能和切削加工性能等。
在設計器件和選擇工藝方法時，都應考慮材料的工藝性能。例如灰鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，但不能承受鍛造，而且焊接性也較差，因此它廣泛用于制造形狀復雜的鑄件；低碳鋼的鍛造性能和焊接性都很好，多用于制造各類鍛壓件和焊接構件；高碳鋼的焊接性很差，不宜制作焊接件，卻宜于用作刃具、量具等材料。熱處理工藝性能包括淬透性、淬硬件、變形與開裂、過熱與過燒、回火穩定性、氧化等。熱處理工藝性能的好壞，直接影響產品質量，而且是生產中最后一道工序，應特別引起重視，否則前功盡棄。
對復合材料中不同材料的相容性也是不可忽視的，在工程上可采用過渡層來彌補相容性的不足。
材料工藝性能的好壞，在單件或小批量生產時，并不顯得重要，但在大批量生產條件下希望達到經濟規模的要求，往往成為選材中起決定作用的因素之一。另外加工工藝性能好壞也會直接影響產品壽命。例如，1982年9月10日發生的某起火箭發射后墜毀事故，經分析認為是由于齒輪加工方法不當，造成齒面間隙過小，齒輪潤滑不良，使滑輪泵停止轉動，造成發動機提前關機，致使火箭墜落于大西洋中。
……
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