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出版者:中国大百科全书出版社

作者:《材料科学技术百科全书》编辑委

出品人:

页数:710

译者:

出版时间:1995-08

价格:350.0

装帧:精装

isbn号码:9787500053651

丛书系列:

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• 材料科学
• 材料工程
• 百科全书
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• 工程
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深入探索现代工程与基础科学的基石 《先进材料与结构设计手册》 本书聚焦于现代工程领域中最为核心且发展迅猛的材料科学与结构力学交叉前沿，旨在为工程师、研究人员以及高年级学生提供一套全面、深入且极具实践指导价值的参考资料。我们坚信，理解材料的微观结构、宏观性能与其在复杂载荷条件下的响应机制，是实现下一代高性能产品和基础设施的关键。 第一部分：结构设计理论与基础力学优化 本部分系统梳理了传统与新兴的结构设计理论，强调在材料性能不断突破的背景下，如何优化设计流程以实现轻量化、高可靠性和成本效益的统一。 第一章：先进结构分析的数值方法 有限元方法（FEM）的深度应用： 不仅涵盖线性和非线性静力学分析，更深入探讨了接触力学、大变形问题及超材料结构的建模技术。详细阐述了网格划分对计算精度和效率的影响，以及在不同边界条件下的收敛性检验标准。 离散单元法（DEM）与分子动力学（MD）： 重点介绍DEM在模拟颗粒介质、粉末冶金成型过程中的应用，以及MD在理解材料界面现象、原子尺度损伤萌生方面的优势。讨论了如何将这些微观模拟结果与宏观有限元模型进行有效耦合（多尺度建模）。 第二章：疲劳、断裂与损伤容限设计 低周与高周疲劳的物理机制： 详细分析了疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程。引入了基于应变范围的Manson-Coffin关系和基于应力范围的Basquin关系，并讨论了它们在不同载荷历史下的适用性。 断裂韧性与评定标准： 详尽介绍了线弹性断裂力学（LEFM）的核心概念，包括应力强度因子（K）和弹塑性断裂参数（J积分、裂纹尖端张开位移C）。重点阐述了对关键结构件进行损伤容限分析（Damage Tolerance）的流程和规范要求。 蠕变与高温服役性能： 针对航空航天和能源行业，探讨了高温下材料的蠕变行为、应力松弛现象，以及如何利用Norton幂律和Bailey-Norton模型预测长期可靠性。 第三章：优化设计与拓扑结构生成 拓扑优化算法详解： 深入讲解了密度法（SIMP）和水平集（Level Set）方法在生成符合制造约束的轻量化结构中的应用。提供了将优化结果转化为可制造CAD模型的实用指南。 可靠性导向设计（RBD）： 引入概率和随机变量，阐述如何通过可靠性指标（如PSA方法、蒙特卡洛模拟）来量化和管理设计中的不确定性，实现概率意义上的安全结构。 --- 第二部分：高性能结构材料的特性、制备与应用 本部分聚焦于新一代具有卓越性能的结构材料，从其基础科学原理到实际的制造工艺和工业应用，提供详尽的案例分析。 第四章：先进金属合金的微观调控 高熵合金（HEAs）的最新进展： 探讨了五元及以上组元合金体系的设计原理，分析其高熵效应对热力学稳定性、极端环境下的力学性能（如高强度、高韧性协同效应）的影响。 先进钢材与铝锂合金： 重点介绍马氏体/贝氏体钢（TRIP/TWIP效应）在汽车安全结构中的应用，以及铝锂合金（新一代航空结构材料）的析出强化机制和焊接性挑战。 增材制造（AM）金属的组织控制： 探讨激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中快速凝固导致的非平衡态组织形成，以及热影响区（HAZ）的残余应力管理技术。 第五章：功能性与智能复合材料体系 先进纤维增强复合材料（FRCs）： 详细分析碳纤维、玄武岩纤维与玻璃纤维在不同基体（环氧树脂、PEEK、陶瓷）中的界面行为。重点讨论了分层、脱粘等复合材料特有失效模式的建模与预防。 夹层与蜂窝结构设计： 深入剖析夹层板的剪切变形理论，以及如何利用泡沫或蜂窝芯材实现高比刚度。包括夹层结构的面内屈曲和局部压溃分析。 压电与形状记忆合金（SMA）： 介绍SMA作为主动结构元件（如阻尼器、执行器）在振动控制中的应用，以及压电材料的本构关系和能量捕获潜力。 第六章：陶瓷与硬质材料的韧化技术 结构陶瓷的制备与性能： 集中于氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）在高温轴承和密封件中的应用。讨论了利用晶界工程、第二相颗粒引入（如Yttria稳定氧化锆）来提升抗热震性和断裂韧性的策略。 超硬涂层与表面改性： 探讨了类金刚石碳（DLC）薄膜、氮化物涂层的沉积技术（PVD/PECVD），及其在提高刀具耐磨性和摩擦学性能方面的作用。 --- 第三部分：环境影响、服役监测与寿命预测 本部分关注材料在实际服役环境中的老化过程，以及如何利用现代传感和无损技术来保障结构的长期安全。 第七章：腐蚀、应力腐蚀开裂与环境退化 电化学腐蚀动力学： 阐述了各种腐蚀类型（均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀）的机理，并介绍了缓蚀剂的选择和防腐涂层失效的分析。 应力腐蚀开裂（SCC）与氢致脆化（HE）： 重点讨论了特定合金在特定介质中SCC的“易感区”预测，以及高强度钢中氢气的扩散、捕获和裂纹引发过程的物理化学模型。 第八章：结构健康监测（SHM）与无损评估（NDE） 基于传感器的状态监测： 介绍光纤布拉格光栅（FBG）传感器在实时应变和温度监测中的部署，以及利用导电聚合物实现结构损伤的自感知技术。 先进无损检测技术： 详述超声波相控阵（PAUT）在复杂几何结构内部缺陷定位中的优势，以及涡流检测（Eddy Current）在高强度钢材表面裂纹检测中的应用细节与局限性。 第九章：材料寿命预测与剩余寿命评估 加速老化试验设计： 介绍如何通过提高温度、湿度或载荷水平来模拟长期服役，并利用阿伦尼乌斯模型和威布尔分布模型对数据进行外推。 损伤演化模型与寿命预测： 将材料的损伤累积过程与结构可靠性分析相结合，建立从微观损伤到宏观性能退化的预测框架，为关键基础设施的退役决策提供科学依据。 本书的编写团队由来自材料工程、机械工程和土木工程领域的资深专家组成，确保了理论的深度与工程实践的广度完美结合。它不仅是查找特定参数的工具书，更是激发创新思维、指导复杂工程问题解决的必备参考典籍。

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这套《材料科学技术百科全书》的装帧设计简直太棒了！封面采用了深邃的靛蓝色，配上烫金的书名字体，整体感觉非常典雅和厚重，一看就是能镇得住场面的工具书。拿到手里沉甸甸的，让我对其中的内容充满了期待。纸张的质感也非常好，摸起来光滑细腻，印刷清晰锐利，即便是那些复杂的晶体结构图和能谱分析曲线，也能看得一清二楚，不会出现模糊不清或者油墨扩散的情况。我特地翻阅了关于高分子材料和纳米技术的章节，图文并茂的处理方式极大地提升了阅读体验。特别是那些彩色的插图，色彩饱和度高，细节还原度令人惊叹，这对于我们这些需要经常对照图形理解微观结构的科研工作者来说，简直是福音。要知道，很多专业书籍在插图处理上总是偷工减料，但在这套书中，每张图表似乎都经过了精心排版和校对，很少看到低质量的扫描件或者低分辨率的图像，看得出编纂团队在细节把控上的用心良苦。如果能再配套一个便捷的检索索引小册子就更完美了，虽然正文后附带了详细的索引，但快速查阅一些特定术语时，随手能拿起的辅助工具总是更方便一些。总体而言，从物理形态上来说，这套书无疑是业内顶尖水准的典范之作，让人爱不释手，光是摆在书架上，都感觉整个实验室的“学术气息”都提升了好几个档次。

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我花了整整一个周末的时间，沉浸在《材料科学技术百科全书》的某个特定章节中，那种感觉就像是进行了一次深度的知识考古。这本书的特点在于，它不仅仅是简单地罗列事实和定义，更像是一位经验极其丰富、知识体系极其完善的导师在为你梳理学科脉络。举个例子，当我阅读到关于特定合金相变机制的论述时，作者没有直接给出最终的结论，而是先铺陈了该领域早期研究的几种主流假说，然后详细分析了每种假说在实验数据面前的局限性，最终才导向目前公认的最佳模型。这种层层递进的叙述方式，让我对知识的来龙去脉有了极其深刻的理解，而不是死记硬背那些孤立的知识点。更让我佩服的是，它对不同材料体系的横向比较做得非常到位。比如，在讨论到催化剂的活性位点时，它会巧妙地穿插引用金属氧化物、碳纳米管和沸石分子筛的案例，通过对比它们在相似反应中的表现差异，来反衬出结构与性能之间复杂的耦合关系。这种跨越学科边界的整合能力，是很多单一主题专著望尘莫及的。对于我这种需要经常在无机材料和功能性高分子之间切换思路的研究人员来说，这本书极大地拓宽了我的思维模型，让人感觉知识的壁垒正在被一点点打破，非常有助于激发新的研究灵感。

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坦白讲，我最初对这套“百科全书”的期望值是比较保守的，通常这类大型工具书，要么过于侧重基础理论的堆砌，对最新应用进展更新不及时；要么就是内容过于碎片化，缺乏系统性。然而，《材料科学技术百科全书》彻底颠覆了我的固有印象。它的时效性令人惊喜。我专门去核对了一些关于新型二维材料（比如过渡金属硫化物）的最新研究进展，发现其中引用的文献居然能追溯到最近两三年的顶会或权威期刊的成果，这在大型工具书中是极为罕见的。这说明编纂团队显然保持着与前沿研究同步的活跃度，而不是将一本书定稿后就束之高阁，任其老化。另一个让我印象深刻的点是，它在阐述一些复杂技术时，如原子层沉积（ALD）或聚焦离子束（FIB）技术，它不仅介绍了原理，还非常务实地列举了操作中的关键参数窗口和容易出现的工艺缺陷，甚至给出了针对性的解决思路。这种从理论到实践的无缝衔接，让这本书的实用价值直线飙升。对于实验室的博士生和初入行业的工程师而言，这本书几乎可以充当一本“高级操作手册+理论导师”的综合体，能够有效规避初期的许多弯路。

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这套书的体量和深度，对于一个普通爱好者来说，或许会带来一定的阅读压力，但对于专业人士来说，它提供了一种无与伦比的“知识密度”。我发现自己无法像阅读小说那样从头到尾快速浏览，而是必须采取“主题式深入挖掘”的策略。例如，当我专注于“疲劳断裂”这一主题时，我需要同时参考力学性能卷、金属卷和复合材料卷中的相关定义和模型，而这套书的设计似乎就是为了支持这种跨章节的知识关联。更巧妙的是，它在关键术语的解释部分，往往会提供一个简短的“历史背景”或“物理图像”的补充说明。比如，解释“位错滑移”时，它会用一个非常生动的类比来描绘宏观材料形变如何对应到微观晶格尺度的运动，这对于那些理论基础稍弱，但需要快速理解核心概念的人来说，简直是救命稻草。唯一的挑战在于，由于内容过于全面和深入，初次接触时容易被海量信息淹没，需要读者具备一定的知识结构基础，才能高效地筛选和吸收这些精炼的知识点。它更像是给领域专家准备的“参考辞典”，而不是给入门者准备的“科普读物”，但对于后者，它依然是一座可以随时攀登的知识高峰。

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我特别欣赏这套书在“前沿交叉领域”的处理方式，这往往是传统教材容易遗漏的空白地带。《材料科学技术百科全书》明显投入了大量的精力去整合那些正在快速发展、尚未完全定型的交叉学科内容。比如，在“生物医用材料”那一册中，它详细探讨了材料表面功能化修饰如何影响细胞黏附与信号转导，并且不仅仅局限于体外实验，还深入讨论了体内生物降解产物的毒理学评估流程，这显示了编者对整个生命周期和应用环境的全面考量。再比如，在探讨能源材料时，它没有止步于锂离子电池的电极材料本身，而是将篇幅重点放在了固态电解质的界面阻抗控制和新型非贵金属催化剂的缺陷工程学设计上。这种聚焦于“瓶颈技术”和“未来方向”的选材倾向，使得这套书的价值在未来几年内都将保持极高的水准。它不是在总结过去，更像是在为未来的研究指明方向，每一个条目都蕴含着巨大的潜在创新点。对于任何希望站在材料科学最前沿的人来说，这套书的价值是无可估量的，它为我们提供了一张详尽的“未开发地图”。

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