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出版者:中国轻工业出版社

作者:吴大鸣

出品人:

页数:436

译者:

出版时间:2000-7-1

价格:38.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787501928880

丛书系列:

图书标签:

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《材料科学与工程导论：微观结构与宏观性能的统一》 本书简介 本书旨在为材料科学与工程领域的初学者和希望系统性回顾基础知识的专业人士，提供一本全面、深入且富有启发性的导论性教材。我们深知，理解现代工程材料的性能与应用，必须建立在对其微观结构、制备工艺以及宏观力学、热学、电学等性能之间内在联系的深刻洞察之上。因此，《材料科学与工程导论》将焦点放在“结构-性能-加工-应用”这一核心框架上，力求构建一个清晰、逻辑严谨的知识体系。 本书共分为四个主要部分，涵盖了从原子尺度到工程尺度的完整链条。 --- 第一部分：材料基础与原子结构（奠基石） 本部分着重于构建坚实的理论基础，探讨物质的本质及其在微观层面的组织方式。 第一章：材料科学与工程的范畴 材料的分类与重要性： 详细阐述金属、陶瓷、聚合物、复合材料以及功能材料的定义、主要区别及其在现代工业中的战略地位。 材料科学与工程的交叉性： 强调物理学、化学、力学和计算机科学如何共同支撑材料学的研究与发展。 工程设计的驱动力： 讨论如何根据使用环境（温度、应力、介质）选择或设计合适的材料。 第二章：原子键合与晶体结构 原子结构与周期性： 深入解析离子键、共价键、金属键和范德华力，解释不同键合类型如何决定材料的宏观特性（如熔点、电导率）。 晶体学基础： 详细介绍晶格、晶胞、晶向指数（Miller Indices）和晶面指数。重点讲解体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）结构，并利用这些结构解释金属的塑性变形机制的初始差异。 晶体缺陷理论： 缺陷是材料性能的决定者。本章将详尽讨论点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。通过分析位错的滑移和攀移，为后续的力学性能章节做铺垫。 第三章：非晶态结构与扩散 无序世界： 探讨玻璃态和高分子链的无规线团结构，对比晶体与非晶体的结构差异及其对力学性能和光学特性的影响。 材料中的扩散现象： 讲解固态扩散的机理，包括置换机制和间隙机制。运用菲克定律（Fick's Laws）定量描述扩散速率，并结合实例说明热处理和表面改性中扩散过程的关键作用。 --- 第二部分：结构控制与热力学驱动（演变与平衡） 材料的微观结构并非一成不变，本部分聚焦于驱动这些变化的物理化学原理。 第四章：热力学与相图 热力学基础回顾： 吉布斯自由能、化学势在材料平衡中的作用。 单组元与多组元相图： 重点解析一元相图（如水的冰/液/气相变）和二元相图（如Pb-Sn体系、Fe-C合金的初级简化版）。学习利用杠杆定律和冷却曲线来预测相变过程。 相变动力学： 介绍成核与长大理论（Nucleation and Growth），解释为什么达到平衡状态需要时间，以及过冷/过热对微观结构的影响。 第五章：合金化与微观结构演化（以金属为例） 固溶体形成： 阐述固溶的规则（Hume-Rothery规则），区分无限固溶与有限固溶。 析出强化机制： 详细分析共晶组织、共析组织（如钢中的珠光体形成），以及时效强化（析出强化）的原理，这是理解强化钢和铝合金的关键。 凝固过程： 讨论铸造过程中枝晶的形成、偏析现象及其对最终产品质量的影响。 --- 第三部分：性能与加工（功能的实现） 此部分将理论知识与工程实践紧密结合，探讨如何调控结构以获得所需功能。 第六章：力学性能基础 应力、应变与弹性： 经典胡克定律及其在各向异性材料中的推广。 塑性变形： 深入分析位错运动如何导致宏观塑性流动。讨论加工硬化（冷加工）原理。 强度、韧性与断裂： 介绍屈服强度、抗拉强度和硬度的测量方法。重点讲解韧性与脆性的区别，并引入Griffith裂纹扩展理论，理解断裂韧性（$K_{IC}$）在工程安全评估中的地位。 疲劳与蠕变： 探讨循环载荷下的材料失效（S-N曲线）和高温下的时间依赖性变形。 第七章：电学、热学与磁学性能 电学性质： 区分导体、半导体和绝缘体的电子结构基础。深入讨论导电机制、电阻率温度系数及半导体的掺杂效应。 热学性质： 热膨胀、比热容的微观解释，以及导热系数（晶格振动与电子输运）。 磁学性质： 磁畴、磁化强度、居里温度，介绍软磁材料和硬磁材料的工程应用。 第八章：材料的加工与成形 塑性加工： 轧制、锻造、拉拔等过程对材料晶粒结构和性能的重塑作用。 连接技术： 焊缝的热影响区（HAZ）分析及其对材料性能的潜在弱化。 表面工程： 介绍热处理（退火、正火、淬火、回火）的目的是什么，以及渗碳、氮化等提高表面耐磨性的技术。 --- 第四部分：面向未来的功能材料（前沿探索） 本部分将视野拓展至传统“三材”之外的先进材料领域，展示材料科学的巨大潜力。 第九章：聚合物材料导论 高分子结构： 单体、链长、拓扑结构（线型、支化、交联）对粘弹性的影响。 玻璃化转变温度（Tg）： 解释Tg的物理意义，以及它如何影响聚合物的使用温度范围。 常见聚合物的应用与性能特点。 第十章：复合材料与智能材料 复合材料： 纤维增强和颗粒增强复合材料的性能增强机理，如层压板和金属基复合材料（MMC）。 功能材料的兴起： 简要介绍压电材料、形状记忆合金（SMA）和先进光学材料（如光纤）的工作原理及其在精密工程中的应用。 --- 本书特色： 1. 结构化学习路径： 严格遵循从原子到宏观的逻辑顺序，确保知识点之间层层递进，避免碎片化学习。 2. 丰富的工程案例： 每一章节的理论阐述后，均配有与实际工业应用紧密相关的案例分析，如飞机结构件的选择、高温涡轮叶片的抗蠕变设计、半导体器件的制造挑战等。 3. 习题与思考题： 章节末提供定量计算题和开放式设计思考题，帮助读者巩固计算技能并培养系统性的工程思维。 《材料科学与工程导论》不仅是知识的传递，更是思维方式的训练，它将引导读者掌握解读和预测任何工程材料行为的“钥匙”。

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