該教材內容主要涵蓋材料的基礎知識介紹、原子的結構與鍵合、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、電性能、材料類型及其應用、材料的合成制備與加工、復合材料、材料的腐蝕與降解、熱性能、磁性能、光學性能、材料科學與工程所涉及的經濟，環境和社會問題 。
本書內容全面、先進。不僅是材料學科的必修課教材，也是應用物理、化學工業、信息工程、生物工程、電子電工、車輛工程、航空航天等專業的必要補充教材。也可為專業人員提供參考價值。
適讀人群 ：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。 教材突出特色：1、適用性廣：本書適用于材料類及相關本科專業，可用于基礎教學，也可用于學生和科學、工程人員自學。2、邏輯性強：本書內容以從簡單到復雜的邏輯順序介紹學科問題。3、易于理解：本書以學生為中心思考問題，用學生熟悉的術語講解材料科學問題，并通過詳細的定義解釋學生們不熟悉的內容。4、學習性強：本書中提供了例題（詳細介紹理論的運用）、習題（鞏固與運用所學知識）、重要資料（與生活聯系的科學小知識）及其他相關學生可用的學習資源，同時也為老師提供了相關的教學資源。同時，本書以豐富的內容，彩色的圖片來提高學生的學習積極性。5、內容涵蓋全面：本書中涵蓋了原子結構與原子鍵、金屬和陶瓷結構、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、材料的各種類型及應用、材料的合成、制備與加工、復合材料、材料的腐蝕與降解、熱學性能、磁學性能、光學性能、材料的經濟、環境與社會問題等基礎材料內容，為今后學習材料科學與工程高級課程提供了必要的基礎知識。6、符合認證需求：本書明確寫明每章教學的目標，以及課程支撐學生畢業要求和培養目標的指標點，便于高校各材料院系教學使用。
郭福，博士，教務處處長 教授，譯者1994年本科畢業、1997年碩士畢業于北京工業大學金屬材料科學與工程學系（現材料科學與工程學院）。從1997年起赴美國留學，于2001年11月在美國密歇根州立大學（Michigan State University）獲得材料科學與工程專業的博士學位。 2001年12月開始在美國密歇根州立大學電子與計算機工程系電子材料實驗室進行博士后研究工作。2003年8月回國，于2003年9月起在北京工業大學材料學院任教，2004年1月起任教授，2004年5月任博士生導師，2004年12月任材料學院黨委副書記。在美國留學及工作期間，作為美國國家科學基金、海軍科研辦公室等研究項目的主要參與者，在國外核心刊物上發表學術論文近40篇，其中2篇文章在美國知名雜志Science及英國知名雜志Nature上發表。2001年獲得美國密歇根州立大學工程院頒發的學術成果獎。2004年入選北京市科技新星計劃及教育部新世紀優 秀人才支持計劃。目前承擔國家自然科學基金、北工大青年研究基地等多項研究工作。現任美國電子、磁性及光材料專業委員會委員，美國金屬學會、材料學會、汽車工程師學會會員。目前研究的主要方向為電子封裝用新型連接材料無鉛釬料及新型能源材料熱電材料的研究。
譯者相繼開創了《微電子連接技術與材料》、《工程英文寫作》等課程；同時，郭福教授還承擔了本科生《工程材料》、《電子封裝技術》、《材料專業外語》等專業課程的教學工作。譯者教授的《材料科學基礎》被評為雙語教學示范課、北京市精品課程。
譯者所承擔的所有教學課程全部采用英文教學，英文課件和英文習作，選用國際上通用前端的標準教材，并為學生親自編寫了適合課堂學習的雙語教學資料，輔助現代化多媒體教學手段，使學生受益良多。
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 為什么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/應用間的相互關系 /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（結冰后體積膨脹） /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 硅酸鹽陶瓷 /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—集成電路互連鋁線 /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 塑性變形后的彈性回復 /201
7．9 壓縮、剪切、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 宏觀變形 /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 位錯的特征 /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—無鉛釬料 /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
沉淀硬化 /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 本征半導體 /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 材料類型及其應用 /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 黏土制品 /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 塑料 /528
重要材料—酚醛臺球 /531
13．13 橡膠 /531
13．14 纖維 /533
13．15 其他應用 /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、制備和加工 /545
學習目標 /546
14．1 概述 /546
金屬的制備 /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
陶瓷材料制造 /561
14．7 玻璃和玻璃陶瓷的制造與加工 /562
14．8 黏土制品的制造與加工 /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 塑料成型技術 /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 復合材料 /590
學習目標 /591
15．1 概述 /591
顆粒增強復合材料 /593
15．2 大顆粒復合材料 /593
15．3 彌散增強復合材料 /596
纖維增強復合材料 /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 聚合物基復合材料 /608
15．9 金屬基復合材料 /613
15．10 陶瓷基復合材料 /614
15．11 碳/碳復合材料 /615
15．12 混雜復合材料 /616
15．13 纖維增強復合材料的加工 /616
結構復合材料 /618
15．14 層狀復合材料 /619
15．15 夾芯板 /619
重要材料—納米復合涂層 /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—因瓦和其他低膨脹系數合金 /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—用于變壓器鐵芯的鐵–硅合金 /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
光學現象的應用 /733
19．11 發光 /733
19．12 光電導 /734
重要材料—發光二極管 /734
19．13 激光 /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 制造技術 /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 常見聚合物的重復單元結構 /803
附錄E 常見聚合物玻璃化轉變溫度和熔點 /807
新書資訊![材料科學與工程基礎([美]小威廉·卡麗斯特)](http://pic.book1993.com/Pic/uploadfile/j_images01/9787122224958.jpg)