第一章绪论

本章主要介绍新材料的国家战略、概述、现状和我国新材料发展方向，分析材料科学与工程四要素：组成与结构、合成与加工、性质、使用效能之间的关系

●1.1材料引言

本节主要介绍新材料的国家战略、概述、现状和我国新材料发展方向，分析材料科学与工程四要素：组成与结构、合成与加工、性质、使用效能之间的关系

第二章晶体结构

本章主要介绍晶体学基础、晶体中质点之间的作用力、晶体中质点的堆积方式、单质晶体结构、无机化合物晶体结构、硅酸盐晶体结构和高分子材料结构等内容。

●2.1结晶学基础

本节主要介绍晶体结构和空间点阵的概念与关系，晶面和晶向指数的标定方法，六方晶系中晶面和晶向指数的标定，以及晶带轴定理与晶面间距等内容。

●2.2晶体中的作用力

本节主要介绍晶体中质点间结合键的类型、特点和相应晶体的特征，以及晶体的结合力和结合能。

●2.3晶体中质点的堆积

本节主要介绍晶体中质点的最紧密堆积原理与方式，密堆积结构中空隙的类型、数量与表征参数，配位数与配位多面体，分析离子极化等内在因素和同质异晶等外在因素对晶体结构的影响。

●2.4单质晶体结构

本节主要介绍单质金属晶体结构类型，金属密堆积的化学基础，金属键的特征和单质非金属晶体，分析金属晶体结构存在差异的原因。

●2.5无机化合物结构

本节主要介绍鲍林提出的五项规则，并利用鲍林规则和结晶学知识分析了AX型、AX2型、A2X3型、ABO3型和AB2O4型晶体的结构、特点、性能与应用等。

●2.6硅酸盐晶体结构

本节主要介绍硅、铝、氧是地壳中分布最广的三种元素，这就决定了地壳中的优势矿物为硅酸盐和铝硅酸盐。在许多工业产品中，硅石、硅酸盐和铝硅酸盐及其制品占有非常重要的地位。相对于氧化物晶体而言，硅酸盐晶体在组成上比较复杂，结构上常含有各种各样的络阴离子团。因此，在了解这类结构时，常将着眼点放在基本结构单元的构造，基本结构单元之间的连接，以及由此所导致的结构和性质上特征等方面。

●2.7高分子材料结构

本节主要介绍高分子是指其分子主链上的原子都直接以共价键连接，且链上的注解=成键原子都共享成键电子的化合物。高分子化合物除了具有低分子化合物所具有的结构特征，如同分异构、几何异构和旋光异构外，还具有众多的结构特点。这些特点使高分子化合物具有许多宝贵而独特的性能和功能，可以加工制成塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂和分离膜等各种制品。

第三章晶体结构缺陷

本章从微观层次上介绍晶体中缺陷产生的原因、缺陷的类型、缺陷的产生、复合、运动、不同缺陷之间的相互作用以及缺陷的控制与利用。

●3.1晶体结构缺陷的类型

本节主要介绍晶体结构缺陷一般根据缺陷的几何形态和形成原因进行分类。按照几何形态进行分类有利于建立起有关缺陷的大小、方位、空间取向等概念；从形成原因上进行分类有利于了解缺陷的形成过程，对缺陷的控制与利用具有指导意义。

●3.2点缺陷

本节主要介绍点缺陷是材料中普遍存在的一种缺陷，种类繁多。其产生与复合始终处于动态平衡状态，它们之间还会像化学反应似地相互反应。本节主要介绍点缺陷的符号表征、反应方程式表述及浓度计算。

●3.3线缺陷

本节主要介绍晶体在结晶或使用时，收到各种应力的作用或高能射线辐照作用，使晶体内部质点排列变形，原子行列间相互滑移，不再符合理想晶格的有序排列，形成线缺陷，如各种位错。本节主要介绍晶体滑移的机理、位错的类型及特征、位错的伯氏矢量、位错性质及位错运动。

●3.4面缺陷

本节主要介绍面缺陷是将材料分成若干区域的边界。每个区域内偶遇相同的晶体结构，区域之间有不同的取向，如表面、界面、晶界、层错、孪晶等。本节主要介绍晶界与层错的概念、类型及特点

●3.5固溶体

本节主要介绍固溶体是将外来组元引入晶体结构，占据基质晶体质点位置或间隙位置的一部分而形成的，它仍然保持为一个晶相。本节主要介绍固溶体的主要类型、置换型固溶体和间隙型固溶体的形成条件。

●3.6非化学计量化合物

本节主要介绍非化学计量化合物中，负离子与正离子的比例不是固定的比例关系，不符合化合物的定比定律。这是在化学组成上偏离化学计量而产生的一种缺陷。非化学计量化合物都是半导体，为半导体元件的制备开辟了一个新的途径。本节主要介绍非化学计量化合物的特点、类型、以及其组成与相应气相组分的分压的关系

第四章非晶态结构与性质

本章主要介绍熔体和玻璃体是物质另外两种聚集状态，属于非晶态结构。相对于晶体而言，熔体和玻璃体中质点排列具有不规则性，至少在长距离范围结构具有无序性。熔体特指加热到较高温度才能液化的物质的液体，即较高熔点物质的液体。熔体快速冷却则变成玻璃体。因此，熔体和玻璃体是相互联系、性质相近的两种聚集状态，这两种聚集状态的研究对理解无机材料的形成和性质有着重要的作用。

●4.1熔体的结构

本节主要介绍熔体或液体是介于气体和固体（晶体）之间的一种物质状态。液体具有流动性和各向同性，和气体相似；液体又具有较大的凝聚能力和很小的压缩性，则又与固体相似。研究表明，在较高的温度（接近气化）和压力不大的情况下，可以把液体看作是被压缩了的气体。当液体冷却到接近于结晶温度时，很多事实证明，液体和晶体相似。

●4.2熔体的性质

本节主要介绍熔体的粘度和表面张力对于玻璃的熔制、成形以及加工工序有重要的作用；同时粘度也是影响水泥、陶瓷、耐火材料烧成速率快慢的重要因素；另外在硅酸盐材料中熔体的表面张力的大小会影响液、固表面润湿程度和影响陶瓷材料坯、釉结合程度。总之，熔体的粘度和表面张力是无机材料制造过程中需要控制的两个重要工艺参数。

●4.3玻璃的形成

本节主要介绍玻璃是由熔体过冷而形成的一种无定形固体，因此在结构上与熔体有相似之处。传统玻璃一般通过熔融法，即玻璃原料经加热、熔融、过冷来制取。随着近代科学技术的发展，现在也可由非熔融法来获得以结构无序为主要特征的玻璃态（通常称为非晶态）。无论用何种方法得到的玻璃，其基本性质是相同的。

●4.4常见玻璃类型

本节主要介绍通过氧桥形成网络结构的玻璃称为氧化物玻璃。这类玻璃在实际运用和理论研究上均很重要，本节简述无机材料中最广泛应用和研究的硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃。

第五章表面结构与性质

本章主要介绍材料制备及使用过程发生的种种物理化学变化，都是由材料表面向材料内部逐渐进行的，这些过程的进行都依赖于材料的表面结构与性质。产生表面现象的根本原因在于材料表面质点排列不同于材料内部，材料表面处于高能量状态。基于此，本章主要介绍固体的表面及结构、润湿与粘附等等。为了解和运用表面科学知识解决相关工程问题奠定基本的必要的科学基础。

●5.1固体的表面

本节主要介绍固体和液体一样都有表面，因而亦具有表面能。但在通常状况下因固体的非流动性使固体表面比液体表面要复杂得多。首先，除了少数理想状况以外，固体表面常常处于热力学非平衡状态。在一般条件下，它趋向于热力学平衡态的速度是极其缓慢的。正是由于这种动力学上的原因，固体才能被加工成各种形状。其次，固体表面相与其体相内部的组成和结构有所不同，同时还存在各种类型的缺陷以及弹性形变等，这些都将对固体表面的性质产生很大的影响。

●5.2润湿与粘附

本节主要介绍润湿在日常生活和生产实际中，如洗涤、矿物浮选、印染、油漆的生产和使用、粘结、防水及抗粘结涂层等领域，是最常见的现象之一。在所有这些应用领域中，液体对固体表面的润湿性能均起着极重要的作用。实际上，润湿的规律是这些应用的理论基础。因此，研究润湿现象有极其重要的实际意义。

第六章基本动力学过程——扩散

本章主要介绍扩散的基本概念、固体扩散机制、扩散动力学方程——菲克定律及其应用、扩散系数和影响扩散的因素和克肯达尔效应等内容。

●6.1引言

本节主要介绍扩散的概念、扩散的分类和扩散推动力与扩散现象等内容。

●6.2固体扩散机制及扩散动力学方程

本节主要介绍易位扩散机制、间隙扩散机制、空位扩散机制及其他类型的扩散机制、菲克第一定律、菲克第二定律和菲克定律的应用等内容。

●6.3扩散系数及影响扩散系数的因素

本节主要介绍无序扩散系数、自扩散系数、空位扩散系数、间隙扩散系数、影响扩散的因素和克肯达尔（Kirkendall）效应等内容。

第七章相平衡和相图

本章主要介绍相律与相平衡研究方法，单元、二元和三元相图的基本原理与应用，不同组元专业相图及其在材料组成设计、材料工艺方法选择、材料矿物组成控制及材料性能预测等方面的应用等理论与实践知识。

●7.1相平衡及其研究方法

本节主要介绍相平衡基本概念，相律和相平衡研究方法，为学习与理解后续的相图与相平衡分析奠定基础。

●7.2单元系统

本节主要介绍相图中点、线、区域的含意，单元系统相图的特点，可逆与不可逆多晶转变相图，以及SiO2、ZrO2等单元系统专业相图。

●7.3二元系统

本节主要介绍二元相图表示方法，杠杆规则，具有一个低共熔点等8类二元相图的特征，Al2O3-SiO2等二元系统专业相图的特点与应用，以及Fe-C相图。

●7.4三元系统

本节主要介绍三元相图的表示方法，浓度三角形的性质，具有一个低共熔点等8类三元系统相图，分析三元系统相图的规则与方法，以及专业三元相图的特征与应用。