本书共11章，内容包括无机材料引论、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。
本书的特点表现在以下几个方面。
① 较全面地涵盖无机材料科学和工程的基础理论。无机材料的发展与无机材料理论密切相关，如果说早期传统硅酸盐材料的制备或生产较多地是依靠经验和手艺，那么在当代新型无机材料的研究和开发则必然更多地是在理论指导下进行。
② 注重科学原理，强化工程意识。以无机材料制备加工过程中的基本原理和共性规律为主，兼顾无机材料应用过程中的环境行为效应，使科学和工程融为一体。
③ 突出认识论的规律性。遵循从理想到实际、从规则到不规则、从静态到动态、从宏观到微观再到宏观的原则，循序渐进地介绍无机材料的组成、制备、结构、性能的依从性。
④ 强调思维方法和分析能力的培养。在阐述基础理论时，通过问题提出、例题解析、讨论提示的方式，突出科学的创新性思维方法的培养；每章末尾附有与实际结合紧密的思考题和习题，以加深对基本概念的理解和应用，提高分析解决实际问题的能力。
⑤ 选材组织与结构编排上突出新颖性、易读性和普适性。注重新概论、新理论、新工艺、新材料以及不同学科知识的融合交叉，内容丰富，结构新颖，深广度适中，力求既能反映无机材料学科当代发展水平，又能适应专业基础课程教学。
为了满足不同层次类别高等院校教学的需要，帮助学生进一步巩固知识结构，深化基础理论，开阔专业视野，并有利于扩展思路，便于自学和考研复习，另行出版与本书配套的教学辅助教材《无机材料科学基础学习指导》，以方便学习辅导。
本书可作为高等院校无机非金属材料各专业本科生的专业基础课程教材，亦可用作材料科学与工程、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，并可供科研院所、厂矿企业、公司等从事材料、无机材料、矿物材料及相关领域工作的广大科研人员、工程技术人员、管理人员及企业家们的阅读参考。
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能源、信息和材料被认为是现代国民经济的三大支柱，但能源和信息的发展在很大程度上却是依赖于材料的进步。材料的品种、产量和质量标志着一个国家的现代化水平。因此可以说，没有先进的材料，就没有先进的工业、农业和科学技术。
材料科学主要是研究材料组成与结构、合成与制备、性能以及使用效能四者之间相互关系和变化规律的一门应用基础学科。由于各自分子或原子键合方式不同，金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料三大材料既有相同的基础理论，也有各自独特的结构组织以及与性质之间的关系及变化规律。无机材料是材料学的重要组成部分，它不仅是人类认识和应用最早的材料，而且具有金属材料和高分子材料所无法比拟的优异性能，在现代科学技术中占有越来越重要的地位。
传统的无机材料主要以陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等硅酸盐材料为主，是工业和基本建设所必需的基础材料，其最重要的学科基础理论课程为《硅酸盐物理化学》，它是在物理化学原理的基础上，总结了硅酸盐工业生产的共性规律而形成，课程内容着重于阐明硅酸盐材料组成、结构、性质三者之间的相互关系及其在生产过程中物理化学变化的基本规律。随着现代高科技的发展，现已在传统硅酸盐材料基础上开发出许多具有特殊性能的高温高强、电子、光学以及激光、铁电、压电等新型无机材料，所涉及的化合物远远超出硅酸盐范畴，而是整个无机非金属体系，包括含氧酸盐、氧化物、氮化物、碳与碳化物、硼化物、氟化物、硫系化合物等。其基础理论，除了物理化学外，结构化学和固体物理中的基本理论也日益渗透交叉。近二十年来，由于电子工业、空间科学、计算机技术、核技术、激光技术、高能电池、太阳能利用等领域的迅速发展，对无机材料性能提出了各种新的要求，并促进了对无机材料的进一步研究，推动了无机材料基础理论的拓展深化，为人们对无机材料的微观结构与宏观表现关系的认识起到巨大的作用。正是由于无机新材料的不断涌现，新技术和新工艺的不断发展，以及新材料、新技术对无机材料理论的迫切要求和推动作用，才使得无机材料学科得到空前发展，同时也促进无机材料的基础理论在深度和广度上发生前所未有的变化，从而经历由20世纪80年代的《硅酸盐物理化学》到20世纪90年代的《无机材料物理化学》，直至形成当前新形式下的《无机材料科学基础》。
《无机材料科学基础》是无机材料科学和工程的重要理论基础，其内容定位于将材料学的各种基础理论，包括结晶学、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知识，具体应用到实际无机材料领域，包括新型无机材料以及传统硅酸盐材料的制备—形成（工艺）条件—结构—性能—用途五要素之间的相互关系及制约规律，用基础理论来阐明无机材料形成过程的本质，从无机材料的内部结构解释其性质与行为，揭示无机材料结构与性能的内在联系与变化关系，并从基本理论出发，指导无机材料的生产及科研，解决无机材料制备与使用过程中的实际问题，从而为认识和改进无机材料的性能以及设计、生产、研究、开发新型无机材料提供必备的科学基础。
《无机材料科学基础》是高等院校无机材料学科课程体系中重要的主干课程，也是学生较先接触的必修的学科基础课和硕士研究生入学考试课程，其教材内容和质量对学生的知识结构、后续专业课的学习及学习兴趣的培养等都有着重要的影响，对培养学生科学的思维方法和创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力，构建无机材料科学研究和工程技术人员的专业知识体系具有主导和奠基作用，在无机材料专业教材建设中都占有特别重要的地位。本书作为中南大学新世纪本科教育教学改革立项的重点资助项目，是作者在课程改革与建设研究中，结合多年的教学实践经验，根据当前无机材料学科的发展和无机材料创新人才培养的需要编著而成。本书共11章，内容包括无机材料引论、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。
本书编写的宗旨：一方面，从材料共性的科学原理和方法来阐述无机材料结构（包括电子结构、空间质点排列、显微结构和相结构等结构层次）、性质和性能相互关系，以及静态、动态条件下解决无机材料制备和加工等相关工程问题的科学基础；另一方面，强调在建立无机材料领域科学基础的同时，通过科学思维方法的训练，达到提高运用科学原理解决实际问题的能力。本书在内容的精选和组织上，既注重无机材料研究与开发的基础研发过程，又重视无机材料加工和使用过程中的性能变化及环境行为效应，以调控无机材料开发—使用—消亡的整个循环过程。
本书的特点表现在以下几个方面。
① 较全面地涵盖无机材料科学和工程的基础理论。无机材料的发展与无机材料理论密切相关，如果说早期传统硅酸盐材料的制备或生产较多地是依靠经验和手艺，那么在当代新型无机材料的研究和开发则必然更多地是在理论指导下进行。
② 注重科学原理，强化工程意识。以无机材料制备加工过程中的基本原理和共性规律为主，兼顾无机材料应用过程中的环境行为效应，使科学和工程融为一体。
③ 突出认识论的规律性。遵循从理想到实际、从规则到不规则、从静态到动态、从宏观到微观再到宏观的原则，循序渐进地介绍无机材料的组成、制备、结构、性能的依从性。
④ 强调思维方法和分析能力的培养。在阐述基础理论时，通过问题提出、例题解析、讨论提示的方式，突出科学的创新性思维方法的培养；每章末尾附有与实际结合紧密的思考题和习题，以加深对基本概念的理解和应用，提高分析解决实际问题的能力。
⑤ 选材组织与结构编排上突出新颖性、易读性和普适性。注重新概论、新理论、新工艺、新材料以及不同学科知识的融合交叉，内容丰富，结构新颖，深广度适中，力求既能反映无机材料学科当代发展水平，又能适应专业基础课程教学。
为了满足不同层次类别高等院校教学的需要，帮助学生进一步巩固知识结构，深化基础理论，开阔专业视野，并有利于扩展思路，便于自学和考研复习，另行出版与本书配套的教学辅助教材《无机材料科学基础学习指导》，以方便学习辅导。
本书可作为高等院校无机非金属材料各专业本科生的专业基础课程教材，亦可用作材料科学与工程、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，并可供科研院所、厂矿企业、公司等从事材料、无机材料、矿物材料及相关领域工作的广大科研人员、工程技术人员、管理人员及企业家们的阅读参考。
本书由中南大学宋晓岚和武汉理工大学黄学辉两位教授主编，其中宋晓岚编写第1章，第2章22、23，第3章32、35、36，第4章，第5章，第6章，第7章72、74、75，黄学辉编写第2章21、24、25，第3章31、33、34，第7章71、73，第8章，第9章，第10章；长沙理工大学叶昌教授编写了第11章。全书由宋晓岚负责统稿及例题、习题的择选。
中南大学梁叔全教授和武汉理工大学余海湖教授审阅了本书书稿，并提出了许多宝贵的意见；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，书中不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
作者
2005年7月 |
第1章无机材料概论
11无机材料的分类
111传统无机材料
112新型无机材料
12无机材料的特点
13无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系
131无机材料学科内涵
132无机材料结构性能工艺之间的关系
133无机材料的环境效应
14无机材料的选用原则
15无机材料的地位与作用
16无机材料的研究与发展
本章小结
思考题与习题
第2章晶体结构
21结晶学基础
211空间点阵
212结晶学指数
213晶向与晶面的关系及晶带轴定理
22晶体化学基本原理
221晶体中质点间的结合力与结合能
222晶体中质点的堆积
223化学组成与晶体结构的关系
224同质多晶与类质同晶
225晶体结构的描述方法
23非金属单质晶体结构
231惰性气体元素的晶体
232非金属元素的晶体结构
24无机化合物晶体结构
241AX型结构
242AX2型结构
243A2X3型结构
244AX3型和A2X5型结构
245ABO3型结构
246ABO4型结构
247AB2O4型结构
248石榴石结构
249鲍林规则
25硅酸盐晶体结构
251硅酸盐晶体的组成表示、结构特点及分类
252岛状结构
253组群状结构
254链状结构
255层状结构
256架状结构
本章小结
思考题与习题
第3章晶体结构缺陷
31晶体结构缺陷的类型
311按缺陷的几何形态分类
312按缺陷产生的原因分类
32点缺陷
321点缺陷的KrǒgerVink符号表示法
322缺陷反应的表示法
323热缺陷浓度的计算
324热缺陷在外力作用下的运动
325点缺陷对晶体性能的影响
33固溶体
331固溶体的分类
332置换型固溶体
333间隙型固溶体
334形成固溶体后对晶体性质的影响
335固溶体的研究方法
34非化学计量化合物
341负离子空位型
342间隙正离子型
343正离子空位型
344间隙负离子型
35线缺陷
351位错理论的产生
352位错的类型
353伯格斯矢量及位错的性质
36面缺陷
361表面
362晶界
本章小结
思考题与习题
第4章非晶态结构与性质
41熔体的结构
411对熔体的一般认识
412硅酸盐熔体结构的聚合物理论
42熔体的性质
421黏度
422表面张力
43玻璃的形成
431玻璃的通性
432玻璃的转变
433玻璃的形成
44玻璃的结构
441晶子学说
442无规则网络学说
443两大学说的比较与发展
45典型玻璃类型
451硅酸盐玻璃
452硼酸盐玻璃
453其他氧化物玻璃
本章小结
思考题与习题
第5章固体表面与界面
51固体的表面及其结构
511固体的表面
512固体的表面结构
513固体表面活性
52固体界面及其结构
521陶瓷晶界
522晶界构形
523晶界应力
524晶界电荷
525晶界偏析
53界面行为
531弯曲表面效应
532吸附与固体表面改性
533润湿与黏附
54黏土水系统性质
541黏土胶体
542黏土的离子吸附与交换
543泥浆的稳定与聚沉
544泥浆的流动性
545泥浆的滤水性
546泥浆的触变性
547泥团的可塑性
548瘠性料的悬浮与塑化
本章小结
思考题与习题
第6章相平衡和相图
61相平衡及其研究方法
611相平衡的基本概念
612相律
613相平衡的研究方法
614应用相图时需注意的几个问题
62单元系统
621具有多晶转变的单元系统相图
622专业单元系统相图
63二元系统
631二元系统相图的表示方法及杠杆规则
632二元系统相图的基本类型
633专业二元系统相图
64三元系统
641三元系统组成表示法
642浓度三角形的性质
643三元系统相图的基本类型
644专业三元系统相图
本章小结
思考题与习题
第7章固体中的扩散
71扩散动力学方程——菲克定律
711晶体中扩散的特点
712菲克第一定律
713菲克第二定律
72菲克定律的应用举例
721稳定扩散
722非稳定扩散
73固体扩散机构与扩散系数
731无序扩散系数与自扩散系数
732固体扩散机构
733扩散机构与扩散系数的关系
734扩散系数的测定
74多元系统的扩散
75影响扩散系数的因素
751温度的影响
752杂质（第三组元）的影响
753气氛的影响
754固溶体类型的影响
755扩散物质性质与结构的影响
756结构缺陷对扩散的影响
本章小结
思考题与习题
第8章固相反应
81固相反应的分类与特征
811固相反应的分类
812固相反应的特征
82固相反应机理
821相界面上化学反应机理
822相界面上反应和离子扩散的关系
823中间产物和连续反应
824不同反应类型和机理
83固相反应动力学
831一般动力学关系
832化学动力学范围
833扩散动力学范围
834通过流体相传输的反应和动力学表达式
835过渡范围
84材料制备中的插层反应
85影响固相反应的因素
851反应物化学组成的影响
852反应物颗粒及均匀性的影响
853反应温度的影响
854压力和气氛的影响
855反应物活性的影响
本章小结
思考题与习题
第9章相变过程
91相变的分类与条件
911相变的分类
912相变的条件
92液固相变——成核生长机理
921晶核生成速率
922晶体生长速率
923总的结晶速率
924影响结晶速率的因素
93液液相变——调幅分解机理
931液相的不混溶现象（玻璃的分相）
932调幅分解动力学
933分相的结晶化学观点
本章小结
思考题与习题
第10章烧结过程
101烧结概述
1011烧结理论的研究与发展
1012烧结的基本类型
102烧结过程及机理
1021烧结过程
1022烧结推动力
1023烧结机理
103固相烧结
1031烧结初期
1032烧结中期
1033烧结末期
104再结晶和晶粒长大
1041初次再结晶
1042晶粒长大
1043二次再结晶
105液相烧结
1051液相烧结的特点
1052颗粒重排
1053溶解沉淀
1054黏性与塑性流动烧结的动力学关系
106影响烧结的因素
1061物料活性的影响
1062添加物的影响
1063气氛的影响
1064压力的影响
本章小结
思考题与习题
第11章无机材料的环境效应
111无机材料的腐蚀
1111腐蚀产生的原因
1112腐蚀对无机材料性能的影响
112无机材料的疲劳
1121疲劳的基本概念
1122疲劳裂纹扩展的力学行为与特征
1123无机材料的高温蠕变
113无机材料的再生与利用
1131无机材料生命周期评估和生态设计
1132环境协调无机材料
1133无机材料的再生与利用
本章小结
思考题与习题
附录Ⅰ单位换算和基本物理常数
附录Ⅱ元素的离子半径表
参考文献 |
本书可作为高等院校无机非金属材料各专业本科生的专业基础课程教材，亦可用作材料科学与工程、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，并可供科研院所、厂矿企业、公司等从事材料、无机材料、矿物材料及相关领域工作的广大科研人员、工程技术人员、管理人员及企业家们的阅读参考。
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