书名：无机材料科学基础辅导与习题集pdf/doc/txt格式电子书下载

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作者：宋晓岚著

出版社：化学工业出版社

出版时间：2020-04-01

书籍编号：30617900

ISBN：9787122355188

正文语种：中文

字数：351513

版次：

所属分类：教材教辅-大学

内容提要

本书是根据《无机材料科学基础》教材编写的配套教学辅导材料，全书共分11章，内容包括：无机材料概论、晶体结构、晶体结构缺陷、非晶态结构与性质、固体表面与界面、相平衡与相图、固体中的扩散、固相反应、相变过程、烧结过程、无机材料的环境效应。各章分为基本要求、重点内容、重要概念、例题精解、同步练习5个部分。书中既概括总结了各章的主要内容、重要概念和实例，又从不同角度出发，提出问题作为学生学习的习题作业和测试检查，以帮助巩固消化和加深理解所学书本知识。为了便于自学复习和考研参考，书后附有各章参考答案、习题解答和重要名词术语及解释。

本书可作为高等院校无机非金属材料各专业本科生《无机材料科学基础》课程教学的辅助教材，也可用作报考材料科学与工程、材料学、矿物材料或有关学科研究生进行系统复习的考研指导书，并可供从事材料、冶金及相关领域工作的科技人员参考。

版权页

书名：无机材料科学基础辅导与习题集

作者：宋晓岚主编

CIP号：第238287号

ISBN：978-7-122-35518-8

责任编辑：王　婧　杨　菁

出版发行：化学工业出版社（北京市东城区青年湖南街13号 100011）

购书咨询：010-64518888

售后服务：010-64518899

网址：http://www.cip.com.cn

版权所有　违者必究

前言

《无机材料科学基础》是高等院校无机非金属材料专业一门重要的主干课程和必修的学科基础课，也是硕士研究生入学考试课程，它是以介绍无机材料的科学基础知识为目的，综合材料学的各种基础理论，将结晶学、晶体化学、缺陷化学、熔体化学、非晶态科学、表面与界面化学、材料热力学和动力学中的基本原理具体应用到实际无机材料的制备工艺、性能研究和使用过程之中，探讨无机材料科学中的共性规律，阐明无机材料的组成与结构、合成与制备、性能、使用能效之间的相互关系及其制约规律。与过去的传统《硅酸盐物理化学》课程相比，具有更宽的知识面，更加强调基础理论。因此该课程既有很强的理论性又有明确的应用背景，教学中难度较大。《无机材料科学基础辅导与习题集》即是为了配合《无机材料科学基础》课程的教学，提高《无机材料科学基础》课程教学质量，帮助学生深入理解基本概念和基本原理，掌握重点和难点，进一步拓展知识，开阔思路，提高课程学习水平，以及指导解题思路与技巧，乃至适应研究生入学考试的需求，在参阅了国内外有关书籍，收集大量国内外有关习题和试题基础上，结合多年教学实践经验编写而成。

全书章节内容和编排顺序与宋晓岚、黄学辉主编的《无机材料科学基础》相一致。各章统一分为基本要求、重点内容、重要概念、例题精解、同步练习5个部分，并在附录Ⅰ提供了同步练习的参考答案与习题解答，附录Ⅱ给出了重要名词术语及解释，以便于学生自学复习参考。其中各部分设置的目的和作用为：

（1）基本要求

说明本章的内容及应用，指明学习的方向和具体目标，明确学生必须掌握的知识点和应掌握的程度。

（2）重点内容

简要阐述每章内容的要点，指出每章的基本理论、基本概念、基本方法、公式定律和重要规则，并对其中的难点和易混淆、疏漏之处进行较详尽的剖析和说明，起到帮助学生理解和加深印象的作用。

（3）重要概念

列出各章中重要的名词术语和概念，以提醒学生强化理解和记忆。

（4）例题精解

精选每章典型内容以及重点难点内容并结合无机材料生产过程实际问题以例题形式作详细分析和解答，是课堂教学的继续和深入，学生可通过例题分析消化所学知识，以加深对基本理论和基本概念的理解和掌握，做到理论联系实际。

（5）同步练习

学业上的成功取决于个人的努力和自我鞭策。本部分针对学生学习中容易混淆的概念以及不易理解的疑难点而设置，供学生自我检查学习效果使用。包括填空、选择题以及大量的问答、分析与计算题，旨在通过这些题目的判断与思考，帮助学生扩展思路，进一步地掌握和应用有关的基本概念和方法，提高分析解决实际问题的能力。通过课后练习，学生可以检测自身对基本概念的掌握和综合应用的能力，巩固消化和加深理解所学知识，激发学习兴趣，提高学习质量。

（6）附录Ⅰ

各章同步练习参考答案与习题解答。给出各章同步练习中填空题、选择题和解答题的参考答案，对习题进行详细分析和解答，便于学生自学和考研复习参考，以帮助学生巩固消化和加深理解所学书本知识。

（7）附录Ⅱ

《无机材料科学基础》重要名词术语。通过对专业名词术语进行规范和统一并作为附录单独列出，给出英文表达和简明扼要的解释，帮助学生正确掌握基本概念，扩大知识面，开阔视野，提高理解能力，使教学内容更具严密性、科学性和系统性。

本书具有以下特点：

（1）紧扣大纲，严把尺度

本书涵盖课程教学大纲及研究生入学考试大纲内容，按照巩固基础知识与提高解题技巧的主线，把握内容的深浅程度，既能用于课程学习的参考，又能对考研复习有益。

（2）选材合理，重点突出

本书在内容取舍、材料选编及文字表达方面力求做到全而不滥，精而易懂，注释简明，解析扼要。

（3）重视能力，注重应用

本书在编写过程中始终坚持以巩固基础理论、开阔专业视野为原则，以提高分析问题、解决问题能力为主旨，通过明确学习目标，阐明知识要点、拓宽知识范围，解析典型实例和自行练习测试等方式来有效引导学生更好地学习《无机材料科学基础》课程，帮助学生深刻理解《无机材料科学基础》教材的重点内容，牢固掌握基础知识和基本原理，灵活运用无机材料科学的共性规律并应用于实际无机材料生产和科研中，了解无机材料学科前沿发展动向，培养正确的思维方法，以及提高自修的能力，为后续专业课学习以及将来从事材料设计、研究、开发和生产等科学技术工作打下坚实的理论基础，并为考研应试提供一本行之有效、切合实际的指导书。

本书由中南大学宋晓岚主编。中南大学金胜明教授和北京化工大学屈一新教授审阅了本书书稿，并提出了许多宝贵意见；本书的编写获得了中南大学精品教材建设项目资助；本书的出版得到了化学工业出版社的大力支持与协作。作者在此一并表示衷心的感谢！同时，对书中所引用文献资料的中外作者致以诚挚的谢意！

鉴于作者水平所限，书中疏漏和不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编　者

2019年5月于长沙岳麓山下

1　无机材料概论

1.1　基本要求

1.2　重点内容

无机材料种类繁多，发展迅速，但人们可以根据无机材料的基本组成、性质特点、存在状态、物理性质、使用能效和用途等对无机材料进行分类。

无机材料可分为传统型和新型两大类。传统型无机材料主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种：新型无机材料则包括新型陶瓷、特种玻璃、人工晶体、半导体材料、薄膜材料、无机纤维、多孔材料等，特点为，其质点间结合力以离子键、共价键或离子-共价混合键为主，表现出高熔点、高强度、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性，并具有宽广的导电性、导热性、透光性以及良好的铁电性、铁磁性和压电性和高温超导性；其化学组成不再局限于硅酸盐，还包括其他含氧酸盐、氧化物、氮化物、碳与碳化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、锗、Ⅲ-Ⅴ族及Ⅱ-Ⅵ族化合物等；其形态和形状趋于多样化，薄膜、纤维、纳米材料、多孔、单晶和非晶材料日显重要；在制备上普遍要求高纯度、高细度的原料并在化学组成、添加物的数量和分布、晶体结构和材料微观结构上能精确加以控制。

无机材料的结构取决于组成以及合成和制备条件，并决定无机材料的性质和用途；无机材料的性能是结构的外在反映，对无机材料的使用效能有决定性影响，而使用效能又与无机材料的使用环境密切相关。

无机材料的结构可以从原子及电子结构、原子的空间排列、组织结构或相结构等层次上来描述。无机材料的合成和制备方法决定了无机材料的结构和性能，无机材料的性能变化及性能衰减又与无机材料所处的条件及使用环境密切相关。无机材料科学与工程就是研究合成与制备、组成与结构、性能及使用效能四者之间相互关系与制约规律的科学。

无机材料的选用遵循使用性能、工艺性能、经济性及环境协调性原则。

无机材料作为工业和建设所必需的基础材料，现代高新技术、新兴产业和传统工业技术改造的物质基础和技术核心，在促进科学技术的发展、推动工业及社会的进步、巩固国防和发展军用技术、推动生物医学发展方面发挥着重要作用，而成为当今材料学科领域中发展最快的一大类材料。

1.3　重要概念

无机材料，硅酸盐材料；

陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料；

新型陶瓷，结构陶瓷，功能陶瓷特种玻璃，人工晶体，半导体材料，薄膜材料，无机纤维，多孔材料。

1.4　例题精解

【例1-1】　仔细观察一灯泡，请列出该灯泡由哪几种不同的材料所组成？

【解】　所用的材料为金属接触片、正负极隔开的绝缘体、耐高温而不起化学变化的气体、用玻璃做成的透明绝缘外壳、金属钨做成的电阻丝。

【例1-2】　陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

【解】　陶瓷材料中主要的结合键是离子键及共价键。由于离子键及共价键很强，故陶瓷材料的抗压强度很高，硬度极高。因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好，耐高温，化学稳定性高。

1.5　同步练习

答案

1.简述传统及新型无机材料的分类。

2.请解释为什么陶瓷材料通常是绝缘体？

3.Al₂O₃陶瓷牢固坚硬且又耐磨，却为什么不能用Al₂O₃制造手锤？

4.请说明无机材料的特点以及在国民经济和科学技术发展中的地位和作用。

2　晶体结构

2.1　基本要求

2.2　重点内容

晶体的本质在于晶体的内部质点在三维空间成周期重复的排列。这是晶体有别于非晶体的根本所在。晶体所具有的格子构造，决定了晶体具有结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、固定熔点、最小内能和最大稳定性等基本性能。

在研究晶体结构的基本特征时，首先研究由晶体结构抽象而得到的空间点阵（空间格子），其中晶体质点的中心位置称为点阵的结点。一个空间点阵的几何特征，可以用代表这个空间点阵的平行六面体来表征。为了选取能代表空间点阵特征的平行六面体，规定了选择平行六面体时所必须遵循的四条原则。在空间点阵中，按选择原则选取的平行六面体称为单位平行六面体。它的棱长a、b、c以及它们之间的交角α、β、γ是表征它本身形状和大小的一组参数，称为单位平行六面体参数或点阵参数，见图2-1。

图2-1　单位平行六面体参数图解

布拉维在研究由晶体结构抽象而得的空间格子时，发现除了在单位平行六面体角顶上存在结点外，还可以在体心、面心以及单面心上存在结点，并推导出对应于7个晶系可能存在的空间格子形式只有14种，即14种布拉维格子。这14种格子为组成空间格子的最基本单位，知道了格子形式和单位平行六面体参数，就能确定空间格子的一切特征，见表2-1。

表2-1　布拉维点阵的结构特征

单位平行六面体是表征一个空间格子的最基本单位。在具体的晶体结构中，相当于单位平行六面体的最小结构单位即为单位晶胞，因此，单位晶胞是指能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单位。其形状、大小与对应的单位平行六面体完全一致，并可用晶胞参数来表征，其数值等同于对应的单位平行六面体参数。

为确定晶面、晶棱等在空间的取向以表征晶体形状，首先要在晶体中选定一个三维坐标系：X、Y、Z轴和坐标轴的轴单位。整数定律为正确建立晶体走向和确立结晶符号奠定基础。根据整数定律，三个坐标轴应该选取晶体中的行列方向。因此，必须选对称轴、倒转轴、对称面的法线为坐标轴。三个坐标轴之间的关系可以用它们之间的夹角α、β、γ表示。因为在晶体外形的研究中只涉及晶面、晶棱的方向，而不考虑它们的具体位置和大小，因而可不必知道三个轴单位的绝对长度，只需求得三个轴单位之间的比值（a：b：c）即可。在决定了坐标轴和轴单位以后，便可得到晶体几何常数α、β、γ，a：b：c以及各晶系晶体的定向法则和相应的晶体几何常数。

可将晶体点阵在任何方向上分解为相互平行的结点平面，称为晶面。晶面符号（密勒符号）由晶面在三个坐标轴的截距系数m、n、p的倒数比1/m∶1/n∶1/p，经化简后按X、Y、Z轴次序连写在一起并加小括号而得，其通式为（hkl）。h、k、l为晶面的密勒指数。若一晶面在三个坐标轴的截距分别为2a、3b、6c，则截距系数为2、3、6，倒数比1/2∶1/3∶1/6，简化后为3：2：1，则晶面符号为（321）。

晶体点阵中

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