具体描述
结构试验与工程检测，ISBN：9787508425184，作者：陈志鹏等编
《材料科学基础与新型复合材料应用研究》 内容提要： 本书系统梳理了材料科学的核心原理，深入探讨了从微观结构到宏观性能的演变规律，并聚焦于当前工程领域急需的新型复合材料的制备技术、性能表征及其在先进工程中的应用前景。全书内容涵盖了金属材料、陶瓷材料、高分子材料以及先进复合材料的晶体结构、相变、力学行为、热力学性质和电磁学特性。特别强调了功能梯度材料、智能材料以及生物相容性材料的研究进展。 第一章：材料科学基础理论 本章是理解后续复杂材料体系的基础。首先，详细阐述了晶体结构理论，包括晶格常数、晶胞、布拉维点阵及晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的形成及其对材料力学性能的影响。随后，深入分析了材料的热力学基础，阐述了相图的绘制原理、相变动力学过程，以及如何通过热处理手段控制微观结构以优化材料性能。本章还涵盖了材料的电学、磁学和光学性质的基础理论，为理解功能材料奠定理论基础。 第二章：金属材料的微观结构与性能调控 本章聚焦于工程中最常用的金属材料。内容从纯金属和合金的凝固过程入手，重点分析了固溶强化、晶界强化、位错强化等基本强化机制。详细讨论了铁碳合金（钢和铸铁）的热处理工艺，如退火、正火、淬火和回火，及其对机械性能（强度、硬度、韧性）的精确控制。此外，还涵盖了非平衡凝固技术在制备高性能合金中的应用，以及高温合金、耐蚀合金的特殊微观结构设计。 第三章：无机非金属材料：陶瓷与玻璃 本章系统介绍了陶瓷和玻璃的化学键合特性、微观结构特征及其独特的力学、热学和电学性能。对于结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅），重点讨论了其高硬度、高耐磨性的来源及其脆性断裂的机制。对于功能陶瓷（如压电陶瓷、铁电陶瓷），阐述了其在传感器和储能器件中的应用机理。玻璃部分则侧重于玻璃化转变、粘度与冷却速率的关系，以及玻璃的改性和复合化技术。 第四章：高分子材料的结构与流变学 高分子材料因其轻质、易加工和可设计性强而成为现代工业不可或缺的一部分。本章首先介绍了高分子的分子结构（线型、支化型、交联型）和形态（结晶态与非晶态），并详细分析了高分子链的构象、运动及其对宏观性能（如弹性模量、玻璃化转变温度Tg）的影响。流变学部分是本章的重点，讨论了高分子熔体和溶液的剪切变稀、粘弹性行为，这对注塑、挤出等加工工艺至关重要。 第五章：先进复合材料的界面科学与力学性能 复合材料是实现材料性能“1+1>2”的关键技术。本章以纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强热塑性塑料）为核心，深入探讨了增强相、基体相以及界面三者之间的相互作用。界面作为复合材料性能的薄弱环节，其结合强度、热膨胀失配引起的残余应力分析是本章的重点。此外，还包含了复合材料的层合结构设计、损伤演化模型（如基体开裂、纤维/界面脱粘）及其寿命预测方法。 第六章：功能梯度材料（FGM）与智能材料 本章面向前沿领域，介绍了功能梯度材料（Functionally Graded Materials, FGM）的设计理念，即材料性能沿空间连续变化的材料体系。重点分析了梯度材料的制备方法（如粉末冶金法、激光熔覆技术）以及其在热障涂层和生物植入体中的热应力分散机制。智能材料部分，涵盖了形状记忆合金（SMA）的马氏体相变与应力诱发相变，以及压电/磁电复合材料在能量收集和主动控制中的应用。 第七章：材料的表征技术与无损评估基础 材料的微观结构与宏观性能之间的联系必须通过精确的表征手段来建立。本章系统介绍了结构分析和性能测试的主要方法。结构分析方面，详述了X射线衍射（XRD）在晶体结构分析中的应用，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在微观形貌和晶体缺陷观察中的优势。性能测试方面，涵盖了静态力学性能（拉伸、压缩、弯曲）的标准测试规程，以及动态机械分析（DMA）和疲劳性能评估技术。 第八章：材料的失效分析与可靠性设计 本章强调了材料在实际服役环境下的可靠性问题。失效分析部分，重点讲解了断口形貌学的分析方法，区分韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂的特征。深入探讨了腐蚀、蠕变和应力腐蚀开裂（SCC）等环境作用下的失效机理。在可靠性设计方面，介绍了材料的寿命预测模型，包括损伤容限设计原则和材料选择的标准流程，旨在确保工程结构在预定寿命内的安全运行。 总结： 本书旨在为材料科学、机械工程、土木工程及航空航天工程的研究人员和高级工程师提供一个深入、全面的知识体系。它强调理论深度与工程实践的结合，重点解析了现代工程材料的内在机理、加工工艺的控制要点以及可靠性评估的关键技术。全书结构严谨，内容详实，是理解和创新先进工程材料的宝贵参考资料。
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