无机材料科学基础

   “无机材料科学基础 ”是无机非金属材料工程课程体系中重要的学科基础课程。本书涉及无机非金属材料科学与工程的重要基础理论知识，系统研究无机非金属材料的组成、结构、形态与基本物理化学性能之间的关系。

本书共 11章：晶体几何基础、晶体化学基础及理想晶体结构、晶体结构缺陷、熔体和非晶态固体、固体表面与界面、热力学应用、相平衡状态图、扩散、固相反应、相变和烧结。

本书可作为高等院校无机非金属材料工程专业本科生的教材，也可作为材料科学与工程、材料学、矿物材料及相关专业本科生和研究生的教学用书和参考书，也适合相关科研工作者参考。

韩兵强，武汉科技大学，系主任、教授，主要从事无机非金属专业教学、科研工作，多年来承担了《无机材料科学基础》《无机材料工艺学》《耐火材料新技术》《无机材料热力学》等课程的教学工作。科研方面主要研究方向为冶炼新技术用耐火材料、耐火材料的资源化再利用等。先后获得省部级科技进步一等奖三项、自然科学二等奖一项，三等奖二项。发表论文五十余篇，做为主要作者出版各类专著6部。

第1章晶体几何基础1
1.1晶体的定义1
1.1.1晶体内部结构的周期性1
1.1.2晶体结构与空间点阵2
1.1.3晶体的特性4
1.2晶体的宏观对称性5
1.2.1对称概念5
1.2.2晶体的对称性5
1.2.3宏观对称要素和对称操作6
1.3晶体的32种点群及分类9
1.3.1对称要素组合定理9
1.3.2点群10
1.3.3国际符号的书写法则11
1.4晶体的定向和点阵元素表示方法12
1.4.1晶体定向12
1.4.2结点表示方法13
1.4.3晶向（晶棱）表示方法14
1.4.4晶面表示方法14
1.4.5晶面指数和晶向指数的关系16
1.5晶体构造的几何规律16
1.5.114种布拉维格子17
1.5.2晶胞20
1.6晶体内部构造的对称要素20
1.6.1微观对称要素20
1.6.2空间群21
1.6.3空间群的国际符号24
本章小结24
思考题与习题25

第2章晶体化学基础及理想晶体结构26
2.1晶体化学基本原理26
2.1.1紧密堆积原理26
2.1.2配位数和配位多面体29
2.1.3离子半径30
2.1.4离子极化32
2.2鲍林规则33
2.2.1第一规则（负离子配位多面体规则）33
2.2.2第二规则（电价规则、静电键规则）34
2.2.3第三规则（负离子配位多面体共顶、共棱和共面规则）34
2.2.4第四规则（不同种类正离子配位多面体间连接规则）35
2.2.5第五规则（节约规则）35
2.3常见离子晶体36
2.3.1AB型结构36
2.3.2AB2型结构39
2.3.3A2B3型结构41
2.3.4ABO3型结构41
2.3.5AB2O4型结构43
2.4硅酸盐晶体45
2.4.1硅酸盐晶体的一般特点及分类45
2.4.2岛状结构硅酸盐46
2.4.3组群状结构硅酸盐49
2.4.4链状结构硅酸盐50
2.4.5层状结构硅酸盐52
2.4.6架状结构硅酸盐56
2.5其他常见非氧化物晶体60
2.6常见铝酸盐晶体60
本章小结62
思考题与习题63

第3章晶体结构缺陷65
3.1点缺陷65
3.2固溶体68
3.2.1固溶体的概念和分类68
3.2.2置换固溶体69
3.2.3间隙固溶体70
3.2.4固溶体的研究意义70
3.2.5缺陷符号及缺陷反应方程式写法71
3.2.6固溶体类型的实验判别74
3.3非化学计量化合物76
3.3.1负离子空位型（n型）76
3.3.2正离子间隙型（n型）77
3.3.3负离子间隙型（p型）78
3.3.4正离子空位型（p型）78
3.4线缺陷79
3.4.1刃型位错79
3.4.2螺型位错80
3.4.3混合位错81
3.4.4伯格斯矢量81
3.4.5位错的运动82
3.4.6位错的连续性及位错密度83
3.5面缺陷84
3.5.1外表面84
3.5.2晶界和亚晶界84
3.5.3晶界的特性85
本章小结86
思考题与习题87

第4章熔体和非晶态固体88
4.1熔体的结构88
4.1.1对熔体的一般认识88
4.1.2熔体聚合物结构理论89
4.2熔体的性质91
4.2.1黏度92
4.2.2表面张力96
4.3玻璃的形成97
4.3.1玻璃的通性98
4.3.2玻璃形成的方法99
4.3.3玻璃形成的热力学条件100
4.3.4玻璃形成的动力学条件100
4.3.5玻璃形成的结晶化学条件103
4.4玻璃的结构106
4.4.1无规则网络模型107
4.4.2晶子结构模型108
4.4.3无规密堆积模型110
4.4.4拓扑无序模型110
4.5典型的玻璃类型110
4.5.1硅酸盐玻璃110
4.5.2硼酸盐玻璃113
4.5.3其他非氧化物玻璃114
本章小结115
思考题与习题115

第5章固体表面与界面117
5.1固体表面特征及其结构117
5.1.1固体的表面特征117
5.1.2表面力场118
5.1.3表面自由能和表面张力119
5.1.4固体表面结构121
5.2晶态固体界面及其结构125
5.2.1陶瓷晶界的结构特征125
5.2.2多晶组织126
5.2.3晶界应力128
5.3界面行为129
5.3.1弯曲表面效应130
5.3.2润湿与黏附133
5.3.3吸附与表面改性136
5.4黏土-水系统胶体化学137
5.4.1黏土的荷电性137
5.4.2黏土的离子吸附与交换139
5.4.3黏土胶体的电动性质142
5.4.4黏土-水系的胶体性质145
5.4.5瘠性料的悬浮与塑化153
本章小结155
思考题与习题156

第6章热力学应用157

第7章相平衡状态图158
7.1相平衡概述及其研究方法158
7.1.1热力学平衡态与非平衡态159
7.1.2基本概念159
7.1.3相平衡的研究方法161
7.2单元系统164
7.2.1水型物质与硫型物质164
7.2.2具有同质多晶转变的单元系统相图165
7.2.3SiO2系统165
7.2.4ZrO2系统167
7.3二元系统168
7.3.1二元凝聚系统相图的基本类型168
7.3.2二元系统相图的举例176
7.4三元系统181
7.4.1三元相图一般原理181
7.4.2浓度三角形的几个基本规则182
7.4.3三元相图的基本类型和基本规律187
7.4.4实际三元相图及其应用205
7.5三元交互系统219
本章小结219
思考题与习题219

第8章扩散222
8.1固体中的扩散特点222
8.2扩散的宏观动力学方程223
8.2.1菲克第一定律223
8.2.2菲克第二定律224
8.3扩散的热力学理论（扩散的推动力）225
8.4扩散的布朗运动理论227
8.5扩散机构与扩散系数229
8.5.1固体扩散的机构229
8.5.2扩散系数与扩散机构的关系230
8.5.3扩散系数的测定233
8.5.4扩散过程术语和概念234
8.6影响扩散的因素235
8.6.1温度235
8.6.2杂质236
8.6.3气氛236
8.6.4固溶体类型237
8.6.5扩散物质性质与结构的影响237
8.6.6结构缺陷对扩散的影响238
本章小结240
思考题与习题240

第9章固相反应242
9.1固相反应的定义、分类与特点242
9.1.1固相反应的定义及研究对象242
9.1.2固相反应的分类243
9.1.3固相反应的特点244
9.1.4固相反应的热力学246
9.2固相反应机理247
9.2.1界面上的化学反应机理248
9.2.2相界面上反应和离子扩散的关系249
……