Собственные точечные дефекты в ионных кристаллах . <...> Фазовая диаграмма равновесия эвтектического типа системы двух компонентов, неограниченно взаимно растворимых в жидком состоянии и нерастворимых в твердом. <...> Фазовая диаграмма равновесия системы двух компонентов, неограниченно взаимно растворимых в жидком и твердом состояниях . <...> Фазовая диаграмма равновесия эвтектического типа системы двух компонентов, неограниченно взаимно растворимых в жидком состоянии и ограниченно растворимых в твердом . <...> В то же время выпускающий завод должен обеспечить заданный уровень таких характеристик, как плотность дислокаций в монокристалле, время жизни неравновесных носителей заряда, тип проводимости и ее величина, допустимые уровни концентраций примесей, перечень этих примесей, и др. <...> ГЛАВА 2 АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Жидкости и твердые тела в отличие от газов находятся в конденсированном состоянии. <...> Вещества с типично ковалентной связью: алмаз, углерод, элементарные полупроводники кремний, германий и др. <...> Атомно-кристаллическое строение материалов высокие значения температуры плавления, твердости, низкая пластичность. <...> Все электроны в ионных кристаллах локализованы на орбиталях отдельных атомов и не могут принимать участие в электропроводности, поэтому ионные кристаллы являются изоляторами. <...> Атомно-кристаллическое строение материалов сущ ближний порядок, соблюдаемый в пределах первой координационной сферы (составленной всеми соседними атомами, ближайшими к данному), т. е. соблюдающийся лишь на расстояниях 0,5–1,0 нм. <...> Примечательно, что примесные атомы внедрения в ОЦК-решетке (например, углерод, азот в -железе) могут легко размещаться в меньших по размеру тетраэдрических пустотах, поскольку вокруг октаэдрической 2.3. <...> Решетку алмаза можно представить как две ГЦК-решетки, вставленные одна в другую со смещением на четверть телесной диагонали кубической ячейки. <...> К точечным дефектам относятся <...>
Основы_материаловедения_(2).pdf
УДК 620.22
ББК 30.3я7
Б81
заместитель заведующего кафедрой вакуумной электроники
Московского физико-технического института
(государственного университета)
С е р и я о с н о в а н а в 2009 г.
Р е ц е н з е н т ы:
доктор ф.-м. наук, профессор Е. П. Шешин
заведующий кафедрой техники и электрофизики высоких
напряжений Томского политехнического университета
доктор ф.-м. наук, профессор В. В. Лопатин
Бондаренко Г. Г.
Б81 Основы материаловедения : учебник / Г. Г. Бондаренко,
Т. А. Кабанова, В. В. Рыбалко ; под ред. Г. Г. Бондаренко. — 4-е изд.,
испр., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2023. — 763 с. — (Учебник
для высшей школы). — Систем. требования: Adobe Reader XI ;
экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-93208-667-4
Настоящий учебник является одним из наиболее полных современных
учебных изданий по материаловедению. В нем систематизированы фундаментальные
сведения о строении и физико-химических свойствах, фазовых
превращениях и физических процессах широкого спектра материалов,
в том числе наноструктурированных, рассмотрены методы исследования их
структуры и свойств. Широко проиллюстрированы возможности применения
наноструктур для решения разнообразных технических задач. Приведенные
в приложении к учебнику тестовые задания с вариативными ответами
предназначены для промежуточного и итогового контроля, повышения
эффективности усвоения изучаемого материала.
Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области физики
конденсированных сред и материаловедения, а также специалистов различных
областей техники и технологий.
УДК 620.22
ББК 30.3я7
Деривативное издание на основе печатного аналога: Основы материаловедения
: учебник / Г. Г. Бондаренко, Т. А. Кабанова, В. В. Рыбалко ; под
ред. Г. Г. Бондаренко. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — 760 с. :
ил. — (Учебник для высшей школы). — ISBN 978-5-9963-0639-8.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от
нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации
ISBN 978-5-93208-667-4
© Лаборатория знаний, 2015
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Глава 1. Управление качеством промышленной продукции и материалы
технического назначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1. Показатели качества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2. Управление качеством и жизненный цикл продукции . . . . . . . . . . . . . 16
1.3. Нормативно-правовая база управления качеством . . . . . . . . . . . . . . . 20
Глава 2. Атомно-кристаллическое строение материалов . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1. Типы химических связей .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 23
2.2. Аморфные и кристаллические тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3. Типы кристаллических решеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.4. Индексы Миллера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.5. Индексы Миллера–Бравэ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.6. Анизотропия свойств кристаллов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.7. Кристаллизация .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2.10.3. Вектор Бюргерса и его свойства .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 34
2.8. Классификация дефектов кристаллического строения материалов . . . . . 36
2.9. Точечные дефекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.10. Дислокации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.10.1. Краевая дислокация .
2.10.2. Винтовая дислокация .
. 43
. 44
. 46
2.10.4. Смешанные дислокации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.10.5. Движение дислокаций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.10.6. Плотность дислокаций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.10.7. Энергия дислокации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.10.8. Сила, действующая на дислокацию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.10.9. Образование и размножение дислокаций. . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.11. Двумерные (поверхностные) дефекты кристаллов . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.11.1. Границы зерен и субзерен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.11.2. Дефекты упаковки .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2.12. Частичные дислокации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.13. Призматические и сидячие дислокационные петли .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 63
. 68
2.14. Дислокация (барьер) Ломер–Коттрелла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.15. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами . . . . . . . . . . . . . 72
2.16. Объемные (трехмерные) дефекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.17. Энергетические дефекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.18. Особенности дефектов кристаллической структуры
в неметаллических материалах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.19. Собственные точечные дефекты в ионных кристаллах . . . . . . . . . . . . 79
2.20. Центры окраски .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2.20.1. Электронные центры окраски .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 81
. 81
2.20.2. Дырочные центры окраски . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.21. Экситоны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Стр.4
4 Оглавление
2.22. Дислокации в ионных кристаллах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2.23. Особенности поведения точечных дефектов в полупроводниковых
материалах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2.24. Дислокации в полупроводниковых материалах . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Глава 3. Элементы теории сплавов .
3.1. Химические соединения .
3.2. Твердые растворы .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 95
. 96
. 97
3.3. Эвтектики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.4. Правило фаз. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.5. Фазовые диаграммы равновесия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.5.1. Фазовая диаграмма равновесия эвтектического типа системы
двух компонентов, неограниченно взаимно растворимых
в жидком состоянии и нерастворимых в твердом . . . . . . . . . . . . 101
.
3.5.2. Правило отрезков .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.5.3. Фазовая диаграмма равновесия системы двух компонентов,
неограниченно взаимно растворимых в жидком и твердом
состояниях .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 107
3.5.4. Фазовая диаграмма равновесия эвтектического типа системы
двух компонентов, неограниченно взаимно растворимых
в жидком состоянии и ограниченно растворимых в твердом . . . . . 109
3.5.5. Фазовая диаграмма равновесия перитектического типа системы
двух компонентов, неограниченно взаимно растворимых
в жидком состоянии и ограниченно растворимых в твердом . . . . . 112
3.5.6. Фазовые диаграммы равновесия систем двух компонентов,
неограниченно взаимно растворимых в жидком состоянии
и образующих химическое соединение . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.5.7. Фазовые диаграммы равновесия систем двух компонентов,
претерпевающих полиморфные превращения .
3.6. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов
и сплавов .
3.7. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированных металлов
и сплавов .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.7.1. Возврат металлов и сплавов .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 116
. 118
. 120
. 121
3.7.2. Рекристаллизация металлов и сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
.
. 125
. 126
. 128
. 132
3.8.4. Закалка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.8.5. Отпуск и старение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.8.6. Параметры термообработки .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.9. Химико-термическая и термомеханическая обработка металлов
и сплавов .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.10. Применение термической, химико-термической
и термомеханической обработки металлов и сплавов .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.8.7. Термообработка и фазовые диаграммы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 134
. 135
Глава 4. Электрические свойства твердых тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4.1. Электрические свойства металлических материалов . . . . . . . . . . . . . . 141
4.2. Электрические свойства тонких металлических пленок . . . . . . . . . . . . 145
4.3. Контактная разность потенциалов и термо-ЭДС . . . . . . . . . . . . . . . . 147
3.8. Термическая обработка металлов и сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
3.8.1. Виды термической обработки .
3.8.2. Отжиг первого рода .
3.8.3. Отжиг второго рода .
. 106
Стр.5
Оглавление 5
4.4. Электрические свойства полупроводников .
.
.
4.4.1. Электропроводность полупроводников .
Глава 5. Магнитные свойства твердых тел .
5.1. Характеристики магнитных свойств .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.2. Классификация материалов по магнитным свойствам.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 147
. 152
4.4.2. Электронно-дырочный переход (р–n-переход) . . . . . . . . . . . . . 154
4.5. Электрические свойства диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
. 159
. 159
. 161
5.3. Доменная структура ферромагнетиков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.4. Магнитная анизотропия .
. 164
5.5. Намагничивание и перемагничивание. Петля гистерезиса . . . . . . . . . . 165
5.6. Магнитные свойства в переменных полях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5.7. Зависимость магнитных свойств от температуры . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Глава 6. Тепловые свойства твердых тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Глава 7. Диэлектрические свойства материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
7.1. Поляризация диэлектриков .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 176
7.1.1. Характеристики поляризации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.1.2. Классификация диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.1.3. Поляризация диэлектриков в электрическом поле . . . . . . . . . . . 182
7.1.4. Поляризация диэлектриков при отсутствии электрического
поля. Спонтанная (самопроизвольная) поляризация .
.
7.2. Диэлектрические потери .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.2.1. Характеристики диэлектрических потерь .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 188
7.1.5. Зависимость диэлектрической проницаемости от различных
факторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
.
7.2.2. Виды диэлектрических потерь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
7.3. Электрическая прочность твердых диэлектриков. . . . . . . . . . . . . . . . 199
7.3.1. Виды пробоя в твердых диэлектриках . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
7.3.2. Электрический пробой .
. 200
7.3.3. Тепловой (электротепловой) пробой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
7.3.4. Другие виды пробоя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.3.5. Влияние различных факторов
на электрическую прочность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Глава 8. Механические и технологические свойства твердых тел . . . . . . . . . 206
8.1. Механические свойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
8.1.1. Общие понятия и механические характеристики . . . . . . . . . . . . 206
8.1.2. Упругая деформация. Модули упругости. . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.1.3. Неупругие явления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
8.1.4. Эффект Баушингера .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 224
8.1.5. Пластическая деформация материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
8.1.6. Деформационное упрочнение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.1.7. Деформационное старение .
8.1.8. Упрочнение сплавов частицами второй фазы . . . . . . . . . . . . . . 239
8.1.9. Особенности пластической деформации поликристаллических
материалов .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.1.13. Сверхпластичность .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 238
. 240
8.1.10. Теоретическая и реальная прочность материалов. . . . . . . . . . . . 243
8.1.11. Разрушение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
8.1.12. Ползучесть .
. 256
. 262
. 190
. 191
Стр.6
6 Оглавление
8.1.14. Усталость .
8.1.15. Изнашивание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
8.1.16. Твердость .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.1.17. Прочность и пластичность неметаллических материалов . . . . . . . 276
8.2. Технологические свойства .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 264
. 275
. 277
Глава 9. Проводниковые и резистивные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
9.1. Материалы высокой проводимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
9.2. Материалы низкой проводимости (высокоомные, или резистивные). . . . 283
9.3. Металлические проводниковые и резистивные материалы для
электроники .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
9.4. Сверхпроводящие материалы .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Глава 10. Полупроводниковые материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
10.1. Тенденции развития полупроводниковой микроэлектроники .
. 292
. 298
10.2. Общие сведения о технологии полупроводников . . . . . . . . . . . . . . . 296
10.3. Методы получения монокристаллов полупроводниковых материалов .
10.3.1. Коэффициент сегрегации .
.
.
.
.
10.3.2. Методы направленной кристаллизации . . . . . . . . . . . . . . . . 300
10.3.3. Методы зонной кристаллизации .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 300
. 302
10.3.4. Методы кристаллизации из раствора и газовой фазы . . . . . . . . 304
10.4. Методы эпитаксиального наращивания полупроводниковых пленок . . . 305
10.4.1. Жидкофазная эпитаксия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
10.4.2. Газофазная эпитаксия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
10.4.3. Молекулярно-лучевая эпитаксия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
10.4.4. Контроль качества эпитаксиальных слоев. . . . . . . . . . . . . . . 308
10.5. Планарная технология. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
10.5.1. Процессы получения тонких пленок . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
10.5.2. Процессы травления .
10.5.3. Процессы легирования .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 310
. 311
10.5.4. Литографические процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
10.6. Основные группы полупроводниковых материалов .
. 316
10.7. Элементарные полупроводники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
10.7.1. Элементарные полупроводники IV группы Периодической
системы. Германий, кремний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
10.7.2. Элементарные полупроводники других групп .
10.8. Полупроводниковые соединения .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 325
. 327
10.8.1. Полупроводниковые соединения типа А3В5. . . . . . . . . . . . . . 328
10.8.2. Полупроводниковые соединения типа А2В6. . . . . . . . . . . . . . 333
10.8.3. Другие полупроводниковые соединения . . . . . . . . . . . . . . . 335
10.9. Органические полупроводники .
. 336
Глава 11. Диэлектрические материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
11.1. Эксплуатационные свойства диэлектриков .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 340
11.2. Классификация диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
11.3. Твердые органические электроизоляционные и конденсаторные
материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
11.3.1. Пластмассы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
11.3.2. Полимеры.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
11.3.3. Эластомеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
11.3.4. Электроизоляционные лаки, эмали, компаунды . . . . . . . . . . . 367
11.4. Твердые неорганические электроизоляционные и конденсаторные
материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
11.4.1. Электроизоляционные стекла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
. 285
. 287
. 345
Стр.7
Оглавление 7
11.4.2. Ситаллы (стеклокерамика). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
11.4.3. Электротехническая керамика .
11.4.4. Материалы подложек интегральных микросхем . . . . . . . . . . . 382
11.5. Активные (нелинейные) диэлектрики .
11.5.1. Материалы твердотельных лазеров .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 376
. 382
. 383
11.5.2. Сегнетоэлектрики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
11.5.3. Пьезоэлектрики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
11.5.4. Электреты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
11.5.5. Жидкокристаллические материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
Глава 12. Магнитные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
12.1. Классификация магнитных материалов .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 395
12.2. Металлические магнитно-мягкие материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
12.3. Магнитно-мягкие ферриты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
12.4. Металлические магнитно-твердые материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . 403
12.5. Магнитно-твердые ферриты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
12.6. Металлопорошковые материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
12.7. Магнитодиэлектрики .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
12.8. Материалы для магнитных носителей информации .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 406
. 406
12.9. Нанокристаллические магнитные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
Глава 13. Конструкционные материалы .
. 414
13.1. Сплавы системы «железо—углерод». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
13.1.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
13.1.2. Углеродистые стали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
13.1.3. Термическая обработка стали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
13.1.4. Сверхупругость и эффект памяти формы . . . . . . . . . . . . . . . 440
13.1.5. Химико-термическая обработка стали . . . . . . . . . . . . . . . . . 444
13.1.6. Холодная пластическая деформация . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
13.1.7. Чугуны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
13.1.8. Легированные стали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
13.2. Цветные металлы и сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
13.2.1. Медь и сплавы на ее основе .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 475
. 452
13.2.2. Алюминий и сплавы на его основе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
13.2.3. Магний и сплавы на его основе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
13.2.4. Титан и сплавы на его основе .
13.2.5. Бериллий и сплавы на его основе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
13.2.6. Припои . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
13.3. Специальные конструкционные металлические материалы .
13.3.1. Коррозионностойкие стали и сплавы .
13.3.2. Жаропрочные стали и сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
13.3.3. Жаростойкие стали и сплавы .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
13.4. Неметаллические конструкционные материалы .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 505
. 509
13.5. Композиционные конструкционные материалы . . . . . . . . . . . . . . . 512
13.5.1. Неорганические композиционные материалы . . . . . . . . . . . . 513
13.5.2. Пластики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515
Глава 14. Нанообъекты и наноструктурированные материалы . . . . . . . . . . . 526
14.1. Терминология и исходные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
14.2. Строение и свойства нанообъектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
14.2.1. Графит . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
14.2.2. Алмаз .
14.2.3. Карбин .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 483
. 484
. 535
. 535
Стр.8
8 Оглавление
14.2.4. Графен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
14.2.5. Фуллерены и фуллереноподобные нанообъекты . . . . . . . . . . . 543
14.2.6. Нанотрубки и родственные нанообъекты . . . . . . . . . . . . . . . 558
14.2.7. Астралены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
14.2.8. Квантовые нанообъекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
14.3. Методы получения нанообъектов и наноструктурированных
материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602
14.3.1. Плазменный метод .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
14.3.2. Метод лазерной абляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608
14.3.3. Метод каталитического разложения углеводородов . . . . . . . . . 610
14.3.4. Другие методы получения нанообъектов .
. 612
14.4. Механизмы образования нанообъектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
14.5. Примеры практического применения и перспективы использования
нанообъектов и наноструктурированных материалов .
14.5.1. Использование наноматериалов в машиностроении .
14.5.2. Использование наноматериалов в электронике .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 621
. 622
. 626
14.5.3. Применение наноматериалов в энергетике и на транспорте . . . . 633
14.5.4. Применение наноматериалов в приборостроении . . . . . . . . . . 639
14.5.5. Использование наноматериалов в химической отрасли. . . . . . . 644
14.5.6. Применение наноматериалов в строительной индустрии. . . . . . 644
14.5.7. Использование наноматериалов в медицине . . . . . . . . . . . . . 647
14.5.8. Применение наноматериалов в других отраслях
промышленности и в быту. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649
Глава 15. Методы анализа материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656
15.1. Электронно-лучевые методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656
15.1.1. Просвечивающая электронная микроскопия . . . . . . . . . . . . . 658
15.1.2. Растровая электронная микроскопия .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 666
15.1.3. Электронная оже-спектроскопия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676
15.1.4. Рентгеновский микроанализ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680
15.1.5. Автоионная проекционная микроскопия . . . . . . . . . . . . . . . 686
15.2. Сканирующие зондовые методы исследования . . . . . . . . . . . . . . . . 688
15.2.1. Сканирующая туннельная микроскопия .
15.2.2. Атомно-силовая микроскопия .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
15.2.3. Магнитосиловая зондовая микроскопия .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. 689
. 694
. 696
15.3. Квантовые методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 696
15.3.1. Микроскопия ближнего поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 696
15.3.2. Конфокальная микроскопия .
15.3.3. Фотолюминесцентный анализ .
15.3.4. Рентгеноструктурный анализ .
. 701
. 704
. 708
15.3.5. Метод комбинационного рассеяния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713
15.4. Ионно-лучевые методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715
15.4.1. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда . . . . . . . . . . 716
15.4.2. Ионный микроанализ и ионная масс-спектрометрия . . . . . . . . 720
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727
Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729
Тестовые задания .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. . 729
Ответы к тестовым заданиям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 746
Предметный указатель .
.
. 748
. 603
Стр.9