В учебном пособии, написанном известным специалистом из Германии, имеющим многолетнюю преподавательскую практику, изложены основы современного материаловедения. При этом в полной мере использованы фундаментальные понятия, представления и закономерности из других областей знаний — физики, химии, математики, а также кристаллографии и металлургии. Рассмотрены различные модели, в том числе на основе фазовых диаграмм и теории химической связи. Большое внимание уделено применению термодинамических подходов при изучении материалов. Подробно обсуждаются теория дефектов в кристаллических твердых телах, процессы кристаллизации и рекристаллизации, способы управления составом композиционных материалов, структурная организация в стеклах и полимерах.br /Для студентов и аспирантов университетов, а также других вузов, готовящих специалистов в области наук о материалах.

Предисловие редактора русского издания......8 Предисловие автора к русскому изданию......10 Предисловие к английскому изданию......11 Введение......12 Глава 1. Микроструктура......15 Глава 2. Атомная структура твердых тел......22 2.1. Межатомное взаимодействие......22 2.2. Кристаллическая структура......28 2.2.1. Кристаллические системы и пространственные решетки......28 2.2.2. Кристаллические структуры металлов......30 2.2.3. Кристаллические структуры керамических материалов......35 2.2.4. Кристаллические структуры полимеров......37 2.3. Индексы кристаллографических плоскостей и направлений......37 2.4. Представление ориентаций: стереографическая проекция......41 2.5. Экспериментальные кристаллографические методы......45 2.5.1. Закон Брэггов—Вульфа......45 2.5.2. Рентгеновские методы......47 2.5.3. Электронная микроскопия......52 2.5.4. Кристаллографические текстуры......54 Глава 3. Дефекты в кристаллах......61 3.1. Общие замечания......61 3.2. Точечные дефекты......61 3.2.1. Типы точечных дефектов......61 3.2.2. Термодинамика точечных дефектов......62 3.2.3. Экспериментальное доказательство существования точечных дефектов......65 3.3. Дислокации......67 3.3.1. Геометрия дислокаций......67 3.3.2. Методы обнаружения дислокаций......72 3.4. Межзеренные границы......74 3.4.1. Терминология и определения......74 3.4.2. Атомная структура межзеренных границ......77 3.4.2.1. Малоугловые границы......77 3.4.2.2. Высокоугловые границы......80 3.5. Фазовые границы......88 3.5.1. Классификация фазовых границ......88 3.5.2. Феноменологическое описание межфазных границ......90 Глава 4. Сплавы......94 4.1. Строение сплавов......94 4.2. Термодинамика сплавов......105 4.3. Твердые растворы......110 4.4. Интерметаллические соединения......116 4.4.1. Общие положения......116 4.4.2. Упорядоченные твердые растворы......117 4.4.3. Фазы химических соединений......123 4.4.4. Фазы с высокой плотностью упаковки......127 4.4.5. Электронные фазы (фазы Юм-Розери)......130 4.5. Многокомпонентные системы......132 Глава 5. Диффузия......134 5.1. Основные законы диффузии......134 5.2. Коэффициент диффузии......139 5.3. Атомистический механизм диффузии в твердом теле......144 5.4. Корреляционные эффекты......150 5.5. Химическая диффузия......152 5.6. Термодинамический фактор......155 5.7. Диффузия по межзеренным границам......158 5.8. Диффузия в неметаллах: ионные проводники......162 Глава 6. Механические свойства......166 6.1. Основы теории упругости......166 6.2. Кривая течения......170 6.3. Механизмы пластической деформации......175 6.3.1. Кристаллографическое смещение при движении дислокации......175 6.3.2. Механическое двойникование......183 6.4. Критическое разрешенное напряжение сдвига......188 6.4.1. Закон Шмидта......188 6.4.2. Дислокационная модель критического разрешенного напряжения сдвига......191 6.4.2.1. Упругие свойства дислокаций......191 6.4.2.2. Взаимодействие дислокаций......194 6.4.3. Термически активированное движение дислокаций......197 6.5. Упрочнение гранецентрированных монокристаллов под нагрузкой......200 6.5.1. Геометрия деформации......200 6.5.2. Дислокационные модели упрочнения растяжением......203 6.5.3. Диссоциация дислокаций......209 6.6. Прочность и деформация поликристаллов......212 6.7. Механизмы упрочнения......218 6.7.1. Упрочнение твердых растворов......218 6.7.2. Дисперсионное упрочнение......223 6.7.3. Упрочнение при выделении второй фазы......224 6.8. Временная зависимость деформации......227 6.8.1. Сверхпластичность: зависимость напряжения текучести от скорости деформации......227 6.8.2. Ползучесть......230 6.8.3. Неупругость и вязкостная упругость......234 Глава 7. Возврат
рекристаллизация
рост зерен......245 7.1. Процессы обработки металлов. Терминология......245 7.2. Энергетика рекристаллизации......250 7.3. Деформационная микроструктура......253 7.4. Возврат......256 7.5. Зародышеобразование......260 7.6. Миграция межзеренных границ......264 7.7. Кинетика первичной рекристаллизации......267 7.8. Рекристаллизационная диаграмма......271 7.9. Рекристаллизация в гомогенных сплавах......272 7.10. Рекристаллизация в многофазных сплавах......274 7.11. Нормальный рост зерен......275 7.12. Дискретный рост зерен (вторичная рекристаллизация)......279 7.13. Динамическая рекристаллизация......280 7.14. Рекристаллизационные текстуры......284 7.15. Рекристаллизация в неметаллических материалах......285 Глава 8. Затвердевание......286 8.1. Жидкое состояние......286 8.2. Зародышеобразование в твердой фазе......288 8.3. Рост кристаллов......293 8.3.1. Форма кристалла......293 8.3.2. Атомный механизм роста кристаллов......294 8.3.3. Рост кристаллов в расплаве......295 8.3.3.1. Кристаллизация чистых металлов......295 8.3.3.2. Кристаллизация сплавов......298 8.3.3.3. Кристаллизация эвтектических сплавов......300 8.4. Микроструктура литых образцов......303 8.5. Дефекты
обусловленные кристаллизацией......303 8.6. Быстрая закалка металлов и сплавов......305 8.7. Затвердевание стекол и полимеров......307 8.7.1. Ионные кристаллы и стекла......307 8.7.2. Полимеры......308 Глава 9. Фазовые переходы в твердом теле......310 9.1. Чистые металлы......310 9.2. Сплавы......311 9.2.1. Диффузионный контроль фазовых переходов......311 9.2.1.1. Общая классификация......311 9.2.1.2. Термодинамика разложения......312 9.2.1.3. Зародышеобразование и спинодальный распад......316 9.2.1.4. Метастабильные фазы......319 9.2.1.5. Старение......321 9.2.1.6. Кинетика роста частиц выделяющейся фазы......324 9.2.1.7. Эвтектоидный распад и дискретные выделения......327 9.2.2. Мартенситные превращения......329 9.2.3. Практические применения......333 9.2.3.1. ВТП-диаграммы......333 9.2.3.2. Технологическая важность мартенситных превращений: примеры......335 Глава 10. Физические свойства......337 10.1. Основы теории электронного строения......337 10.2. Механические и тепловые свойства......342 10.3. Теплопроводность......347 10.4. Электрические свойства......349 10.4.1. Проводники
полупроводники и изоляторы......349 10.4.2. Проводимость металлов......352 10.4.3. Модели электропроводности......356 10.4.4. Сверхпроводимость......358 10.5. Магнитные свойства......362 10.5.1. Диа- и парамагнетизм......362 10.5.2. Ферромагнетизм......364 10.6. Оптические свойства......369 10.6.1. Свет......369 10.6.2. Отражение от металлических поверхностей......370 10.6.3. Изоляторы......371 10.6.3.1. Окраска......371 10.6.3.2. Поглощение......372 10.6.3.3. Фотопроводимость......372 10.6.3.4. Люминесценция......373 10.6.4. Применения......373 Список литературы......375 Предметный указатель......384