具体描述
本书是受原国家机械部、电子部、兵器工业总公司三系统高校金工研究会委托，为贯彻国家教育部课指委2000年10月长沙会议精神而编写的机械制造基础系列教材之一。
本书全面而又系统地阐述了现代机械制造技术，包括铸造，压力加工、焊接、钳工、机械加工、数控加、自动化制造系统等内容，具有很强的理论、实践性和可操作性。
依据培养21世纪高级工程技术人员的目标，本书突出了先进制造技术（数控加工、特种加工喷涂等）内容，精选了传统（基本）制造技术内容，这二者的比例达到三七开。
本书除作为理工类高校现代工业训练（机械制造实习）的教材外，还可供高专、高职及工程技术人员参考。
现代材料科学与应用前沿 书籍简介 本书系统梳理了二十一世纪以来材料科学领域取得的突破性进展及其在各个工程领域中的广泛应用。全书结构严谨，内容覆盖面广，旨在为材料学、化学、物理学、机械工程及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级本科生提供一份全面、深入且与时俱进的参考资料。 第一部分：基础理论的革新与深化 本部分聚焦于材料科学基础理论的最新发展，特别是从微观层面理解和调控材料性能的新范式。 第一章：量子力学在材料设计中的应用 本章深入探讨了密度泛函理论（DFT）和第一性原理计算在预测材料结构、电子态和力学性能中的应用。重点分析了计算材料学如何指导新型催化剂、半导体和储能材料的理性设计。详细阐述了如何利用计算模拟来克服传统实验方法在原子尺度观察上的局限性，并介绍了多尺度模拟方法（如从第一性原理到分子动力学再到有限元分析的耦合）。 第二章：晶体缺陷与本征性能调控 重点讨论了点缺陷、线缺陷和面缺陷在影响材料宏观性能（如导电性、韧性和蠕变行为）中的关键作用。引入了缺陷工程的概念，阐述了如何通过精确控制掺杂、退火工艺和晶界工程来优化材料性能，尤其是在高熵合金和二维材料的界面处。 第三章：热力学与相图的现代解读 本章超越了传统的相图绘制方法，探讨了在高压、极端温度以及非平衡条件下材料相变的复杂性。引入了非平衡热力学框架，分析了快速凝固、激光熔覆等快速热处理过程对微观结构和最终性能的决定性影响。 第二部分：功能材料的突破与集成 本部分详细介绍了在能源、信息和生物医学领域展现出颠覆性潜力的先进功能材料。 第四章：先进能源存储与转化材料 重点剖析了固态电解质、锂硫电池、钠离子电池等下一代储能技术中的关键材料挑战与进展。详细讨论了高效光催化剂（如钙钛矿材料和氮化碳）在水分解制氢和二氧化碳还原中的机制与性能优化。此外，还涵盖了热电材料的ZT值提升策略，以及用于高温燃料电池的质子传导陶瓷。 第五章：智能与响应性材料系统 本章全面介绍了具有感知、响应和自适应能力的材料。包括形状记忆合金（SMA）的弛豫行为和多场耦合效应，电活性聚合物（EAP）在软体机器人和人工肌肉中的应用。着重分析了磁致伸缩材料和压电陶瓷在传感器和驱动器中的集成设计，以及光致变色和热致变色材料的最新进展。 第六章：生物医用与植入材料 深入研究了生物相容性、生物活性和可降解性材料的设计原则。详细分析了用于组织工程支架的纳米纤维素和水凝胶的力学匹配性与细胞粘附性。讨论了靶向药物递送系统中纳米载体的表面修饰技术，以及用于体内成像的高效量子点和近红外荧光探针。 第三部分：结构材料的革新与极端环境应用 本部分关注提升结构材料的强度、韧性、耐蚀性和抗疲劳性能，以适应航空航天、深海和核能等苛刻环境的需求。 第七章：先进金属与合金设计 深入研究了超高强度钢（如马氏体相变诱发塑性钢，TRIP）和先进铝锂合金的微观结构演变。重点介绍了高熵合金（HEA）的“高熵效应”及其在高温蠕变和辐照损伤方面的表现。同时，详细阐述了增材制造（3D打印）技术对金属材料凝固过程和残余应力控制的独特影响。 第八章：复合材料的界面控制与性能提升 本章聚焦于纤维增强复合材料（FRC）和纳米粒子增强基体材料的界面工程。讨论了碳纳米管（CNT）和石墨烯在聚合物和金属基体中的分散技术，以及如何通过界面层改性来提高复合材料的层间韧性和疲劳寿命。特别分析了陶瓷基复合材料（CMC）在超高温热防护系统中的应用优势。 第九章：陶瓷、玻璃与高温材料 系统介绍了特种工程陶瓷（如氮化硅、碳化硅）的制备工艺、烧结机制和抗热震性能。探讨了玻璃陶瓷在精密光学和电子封装领域的应用。详细分析了耐火材料在极端热负荷下的烧蚀机制和寿命预测模型。 第四部分：材料的表征、加工与可持续性 本部分涵盖了先进材料的测试技术、新型制造范式以及面向可持续发展的材料循环策略。 第十章：先进材料表征技术 本章重点介绍了电子显微学（TEM/SEM）在原子分辨率成像和谱学分析（EELS/EDS）中的最新进展，特别是同步辐射光源在X射线吸收谱（XAS）和散射（SAXS/WAXS）分析中的应用。详细讲解了原子力显微镜（AFM）在表面形貌和局部力学性能分析中的定量化方法。 第十一章：增材制造与材料过程控制 详细论述了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等增材制造过程中的快速凝固动力学、孔隙形成机理以及热梯度对晶粒取向的影响。探讨了原位监测技术（如高速摄像和光谱分析）在实时控制制造质量中的作用。 第十二章：材料循环与绿色化学 本章关注材料的生命周期评估（LCA）和可持续性。介绍了稀土元素的高效回收与替代技术。重点分析了生物基聚合物、可降解材料的设计原则，以及工业废料（如粉煤灰、冶金渣）向高附加值功能材料转化的绿色化学路径。 本书内容翔实，图表丰富，旨在提供一个跨越基础理论、前沿功能与先进结构的综合性学习平台，以应对未来工程领域对高性能、多功能和可持续材料的迫切需求。
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