具体描述
本书是根据国家教委批准的机制专业“大幅度”改革方案，并结合各编者学校多年来的教改经验编写而成。本书与朱正心主编的《机械制造技术（常规技术部分）》配套，是机械制造技术的现代部分。本书的内容包括特种加工、精密加工及超精密加工技术、成组技术、组合机床及其自动线，以及机械制造系统自动化。
本书可作高等工程专科学校“机械制造工艺及设备”“机电一体化”等专业的教材，也可作“电大”“职大”教材，亦可供从事机械制造的工程技术人员参考。
现代材料科学与工程导论 本书简介 本书是一部全面而深入的关于现代材料科学与工程领域的教材与参考书。它旨在为工程、物理、化学以及相关领域的学生和专业人士提供一个坚实的理论基础和广泛的实践视野，涵盖了从原子结构到宏观性能的材料世界，并着重探讨了前沿的材料设计与应用。 第一部分：材料科学基础 第一章：材料的本质与分类 本章首先界定了“材料科学”与“材料工程”的核心概念及其相互关系。材料的分类是本章的重点，我们系统地介绍了五大类工程材料：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料以及新兴的功能材料（如智能材料、纳米材料）。每种材料类型都根据其化学成分、微观结构和典型应用进行了详尽的阐述。特别关注了材料的“结构-性能-加工-应用”之间的内在联系，这是理解材料科学的基石。 第二章：晶体结构与缺陷 深入探讨了固体材料的微观结构。本章详细讲解了晶体学的基本原理，包括晶格常数、晶面指数（米勒指数）和晶向指数的确定方法。重点分析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方紧密堆积（HCP）等常见金属晶体结构。 随后，本章转向材料的非完美性——晶体缺陷。我们分类讨论了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。通过分析这些缺陷对材料宏观机械性能（如塑性、硬度）的影响，揭示了材料工程中“缺陷控制”的重要性。 第三章：材料的热力学与动力学 本章侧重于材料体系的能量状态和变化规律。热力学部分涵盖了相图的构建、解读和应用，特别是二元合金相图（如铁碳相图的简化分析）。我们应用吉布斯相律来预测多相平衡系统的自由度。 动力学部分则关注相变过程的速度与机制。重点分析了扩散现象，包括Fick第一定律和第二定律，以及扩散系数的温度依赖性（Arrhenius关系）。此外，还引入了形核与长大理论，用以解释固态相变的微观过程。 第二章：材料的微观结构与宏观性能 本章是连接微观世界与工程应用的关键桥梁。我们将重点分析热处理对材料组织的影响，如退火、正火、淬火和回火工艺如何精确调控金属的硬度、强度和韧性。对于陶瓷和高分子材料，本章则侧重于烧结过程和聚合度的影响。 第二部分：主要工程材料的特性与应用 第三章：金属材料 金属材料作为工业的支柱，本章进行了深入探讨。针对钢铁材料，系统阐述了碳钢、低合金钢、不锈钢和工具钢的性能特点、失效模式及典型应用。对于有色金属，如铝合金、铜合金和钛合金，详细分析了其轻量化优势、耐腐蚀性能以及在航空航天和电子工业中的关键作用。 第四章：陶瓷材料 本章介绍了氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）、非氧化物陶瓷（如碳化硅、氮化硅）和玻璃的结构特点。重点分析了陶瓷材料高硬度、高耐磨性、高熔点但脆性的矛盾特性。讨论了先进陶瓷的增韧技术，以及它们在高温结构件、生物医学植入物和电子封装中的应用。 第五章：高分子材料 本章聚焦于聚合物的分子结构，包括线型、支化型和交联型聚合物。详细解释了聚合反应的机理、分子量分布对性能的影响。我们分析了高分子材料的粘弹性行为，探讨了玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）对材料使用范围的决定性作用。重点介绍了塑料、弹性体和纤维三大类高分子材料的改性技术。 第六章：复合材料 复合材料是实现特定功能和性能的有效途径。本章将纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧树脂）和颗粒增强复合材料作为核心。分析了界面（纤维与基体之间的结合）对整体力学性能的决定性影响。探讨了层压板的铺层设计理论和三维复合材料的制造挑战。 第三部分：材料的性能、加工与服役行为 第七章：材料的力学性能测试与分析 本章是实践性极强的一部分。详细介绍了静态力学性能测试，如拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、延伸率的测定）、硬度测试（洛氏、维氏、布氏）以及弯曲试验。对于动态和复杂加载条件，本章深入讲解了疲劳（S-N曲线、疲劳极限）、蠕变和断裂韧性（KIC）的原理与测试方法，为材料的可靠性评估提供工具。 第八章：材料的电学、热学与磁学性能 本章转向材料的功能性。在电学方面，分析了导体、半导体和绝缘体的能带理论模型，并讨论了电阻率与温度的关系。热学性能侧重于热导率和热膨胀系数在热应力分析中的应用。磁学部分则区分了顺磁、抗磁、铁磁材料，并解释了磁畴结构与磁滞回线。 第九章：材料的加工与制造技术 本章探讨了如何将原材料转化为具有所需形状和性能的最终产品。涵盖了金属的塑性成形（锻造、轧制、冲压）、切削加工的机理。对于先进材料，重点介绍了快速成形技术（增材制造/3D打印）的原理，以及薄膜沉积技术在电子工业中的应用。 第十章：材料的失效分析与防护 失效分析是材料工程不可或缺的一环。本章系统讲解了主要的失效模式：腐蚀（电化学腐蚀、应力腐蚀开裂）、磨损和疲劳断裂。同时，提供了材料防护策略，包括表面处理技术（热浸镀、电镀）、缓蚀剂的应用以及通过优化微观结构来提高材料的抗疲劳和抗腐蚀能力。 本书旨在培养读者运用跨学科知识解决复杂工程问题的能力，为未来材料的创新与应用打下坚实的基础。
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