故)、Richard H.J.Hannink,Jack Harris、David Harrison爵土，Peter W.Hawkes、Mats Hillert、.Peter Ilirsch爵士、Michael Hoare,Gerald Holton、 John P.Howe(已故)、Archibald Howie、Palcy Johnson、Stephen Keith、An drew Keller(已故)、Peter Keller、David Kingery(已故)、Reiner Kirchheim、 Ernest Kirkendall、Ole,Kleppa、Masahiro Koiwa、Gero Kostorz、Eduard V.Kozlov、Edward Kramer、Kehsin Kuo(郭可信)、Vladislav G.Kurdyumov、 Elisabeth Leedham-Green,Lionel M.Levinson,Eric Lifshin,James Livingston, John W.Martin、Thaddeus Massalski、David Melford、.Harry Melville爵士（已 故)、Peter Morris、Jennifer Moss,.William W.Mullins、John Mundy、Frank Na- barro、Hideo Nakajima、Louis Neel(已故)、Arthur S.Nowick、Kazuhiro Otsu ka、Ronald Ottewill、David Pettifor、Jean-Paul Poirier、G.D.Price、Eugen Rabkin、Srinivasa Ranganathan、C.N.R.Rao、Perey Reboul、M.Wyn Roberts、 John H.Rodgers,Rustum Roy,Derek W.Saunders,Peter Paul Schepp,Her- mann Schmalzried、Changxu Shi(师吾绪)、K.Shimizu、Frans Spaepen,Hcin Stuwe,Robb Thomson、Victor Trefilov、C.Tuijn、David Turnbull、.Ruslan Va- iev、Ajit Ram Verma、Jeffrey Wadsworth、Frederick(Yed)Warner爵L、James A.Warren、Robert C.Weast、.Jack H.Westbrook,(uy White、Robert J.Young、 Xiaodong Xiang。如有狂何无意的疏忽，在此表示歉意。 Elsevier出版公司的Erik Oosterwijk和Lorna Canderton一直关注着本书的印 刷出版，在此我对其所做的一~切表示感谢。 我的儿子Andrew二直鼓励我去写这本书，我感谢他对我的始终支持。我亲爱 的夫人Pt对很多引文进行了评论，此外，是她使得全书的完成成为可能，不仅通 过她对其偏执丈夫不懈追求的信赖，而且总是营造一个温馨的家庭环境。我对她感 激不尽。 Robert W.Cahn
目录 第1章引言 1.1基本概念 1.1.1大学中的材料科学与工程… 1.1.2产业中的材料科学与工程 1.1.3材料研究实验室 1.1.4起源、定义和术语 参考文献 11 第2章学科的出现 13 2.1类比 13 2.1.1:物理化学的出现 2.1.2化学工程的起源 2器 2.1.3高分子群学…… 5 21,4胶体科学…………… 2.1.5体物理与化学 34 2.1.6体连续介质力学与原子力学 2.2学科的自然历史 38 参考文献 39 第3章材料科学诞生的基础 42 3.1:三脚凳的三条腿 42 3.1,1原子和晶体 42 3.1.1,1X射线衔射 50 3.1,2·相平衡与亚稳态 “4 55 3、1.2.1亚稳态………w… 64 3.1.2.2非化学计靠比 65 3.1.3显微组织… 65 3.13.1 眼见为实 72 3.2一些其它的基础… 74 3.2.11日式冶金学与物理治金学 74 3.2.2同素异构现象与相变… 79 3.22.1.形核与调幅分解 83 3.2.3晶体缺陷 84 不.2.3.1点缺陷… 84 3.2.3.2线缺陷：位错 88
3.2.3.3品体生长 93 3.2.3.4“多晶型 96 3.2.3.5: 晶体结构、晶体缺陷和化学反应 98 3.2.4晶体化学与物理 101 3.2.5物理矿物学与地球物理学 105 3.3固体物理学的早期作用 107 3.3.1量子理论和固体电子理论 107 3.3.1.1用电子理论理解合金 110 3.3.2统计力学…… 114 3.3.3磁学… 116 参考文献 121 第4章辅助学科的作用 13 4.1辅助学科在材料科学中的作用 131 4n2一些辅助学科…….…… 132 4.2.1.金属单晶…… 132 4.2.2扩散 137 4,2.3高压方面的研究 141 4.2.4晶体学…… I45 4.2.5超塑性 147 4.3辅助学科的起源和集成 149 参考文献 151 第5章走向定量描述 154 5,1物理治金学中定量理论的产生 154 5.1.1位错理论…… 155 5.1.2其它定量研究方面的成就 160 5,1.2.1巴氏定理…… 161 5.1.2.2变形机理与材料选择图 163 51.2.3体视金相学………… 165 5,1.3辐照损伤… 166 参考文献 169 第6章表征 … 172 6.1引言… 172 6.2微观结构的检测 173 6.2.1光学显微术… 174 6.2.2电子显微术…4 176 6.2.2:1透射电子显做术 177 6.2,2.2扫描电子显微术… 180
6.2,2.3:电子微探针分析 183 6.2.3扫描隧道显微术及其衍生扩展… 186 6.2.1场离子显微术和原了探针 188 6.3谱学技术 189 6,3.1狼量元素分析 190 63.2核方法 191 6.4热分析法 194 6.5硬度分析 19? 6.6结束语… 199 参考文献 200 第7章功能材料 203 7,1引言 203 7.2电子材料 203 7.2.1半导体 203 7.2.1.1硅和储……… 205 无.2.1.2物理学家、化学家和治金学家的合作 208 7.2.1,3《单片)策成电路… 210 7.2.1.4带隙工程：受很异质结…… 212 7.21.5光电袍………… 216 7,2.2电了陶瓷………… st-te 217 1:2.2:1铁电材料……… 220 之.2.2.快离子导体………… 221 7,22.3热电材料……… 222 7,2..1超导胸瓷…… 224 7.3磁性陶瓷 225 7.4计算机存储器 229 7.5光学玻璃 232 7.5.1光学纤维… 234 了.6液晶……… 237 7.7静电印刷 239 7,8结束语… 240 参考文献 240 第8章聚合物的变革……… 246 8.1引言… 246 8.2聚合物的合成 247 8.3聚合物科学中的概念 249 8.4结晶聚合物和半结晶聚合物 250
8,4.1球晶 250 8.4,2层状聚合物品体 251 8.4,3半结晶性………… 255 8:4.4半结聚合物的塑性变形 237 8.4.5浆合物纤维 257 8,5聚合物统计力学…… 259 8.5.1类橡胶弹性材料：合成橡胶 260 8,5.2聚合物中的扩散和蠕动 262 85.3:聚合物共混物 …263 8.5.4聚合物中的相变 264 8.6聚合物的加工 266 8.7分子量的测定 266 8.8聚合物表面及黏附 267 8.9聚合物的电性能… 268 8.9.1半导体聚合物及器科 269 参考文献 271 第9章从技术到科学 275 9,1工程用传统和新型金属与合金 27节 9.1.1凝和铸造… 275 9.1..1耀化煤 278 9.12钢 279 9.1.3高温合金i………… 282 9.1.4:金属间化合物 285 9.15高纯金属… 286 .2金属、合金及复合材料的塑性成型及断裂 287 9.3先进陶瓷的发展 290 9.3.1瓷器… 290 93.2高技术陶瓷的诞生：照明用灯 291 9.4烧结与粉未成型… 284 9.41无孔烧结…… :98 9.5高强结构陶瓷 300 95,1氮化硅 392 9.5.2其它陶密材料 304 9.6玻璃陶瓷 305 参考文献 308 第10章极端状态下的材料 314 10.1极端状态的形式