具体描述
《机械制图及计算机绘图》根据拓宽基础的指导思想，将画法几何和机械制图的基础知识、基本概念、表示方法等与计算机绘图、空间思维构形等相融合；将徒手绘图、仪器绘图和计算机绘图贯穿整个教材，突出计算机绘图；语言文字简明、以图形表示为核心，精心绘画的二维与三维图形相互映照。
现代材料科学基础与应用 本书导读： 在工业生产、高新技术研发以及日常生活的方方面面，材料始终扮演着至关重要的角色。从我们身着的衣物、驾驶的汽车，到尖端的航空航天器、高效的能源转换设备，材料的性能决定了最终产品的上限。本书《现代材料科学基础与应用》旨在为读者构建一个全面、深入且贴近实际应用的材料学知识体系，跳脱出传统机械制图的范畴，专注于物质世界的结构、性能、加工与服役行为。 第一篇：材料科学的基石——结构与性能的关系 本篇是理解整个材料世界的逻辑起点，它强调了“微观决定宏观”的根本原理。 第一章：晶体结构与缺陷 我们将从原子排列的规律性入手，系统介绍晶体学基础知识，包括晶胞、晶带轴、密堆积结构（如面心立方、体心立方和六方最密堆积）。重点剖析晶体结构如何直接影响材料的宏观力学性能，例如延展性与脆性。随后，深入探讨材料中的缺陷——点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。位错理论的阐述将是本章的核心，详细解析位错如何支配金属的塑性变形机制，以及如何通过控制位错运动来实现材料的强化。对于非晶态材料，如玻璃和某些聚合物，则会介绍长程无序排列的结构特征及其对流动性和模量的影响。 第二章：热力学与相图 材料的稳定性和反应性根植于热力学原理。本章将复习吉布斯自由能的概念，并将其应用于理解相变过程。重点讲解相图的解读艺术，包括单组分相图（如水的冰/水/蒸汽三相点）和二元合金相图（如铁碳系、铜镍系）。读者将学会如何利用相图预测合金在不同温度和成分下的平衡状态，以及进行冷却过程的分析（如杠杆定律的应用）。此外，非平衡态的快速凝固和热力学驱动的扩散过程，也将作为联系结构与加工工艺的关键桥梁。 第三章：材料的电子结构与性质 材料的电学、磁学和光学性质与其内部电子的能级结构息息相关。本章将从量子力学的角度审视固体材料的能带理论，区分导体、半导体和绝缘体的能带结构差异。在电学方面，深入讨论电导率、电阻率随温度的变化规律，并介绍半导体材料的本征与掺杂机制，为电子器件的应用打下理论基础。磁学方面，区分顺磁性、抗磁性和铁磁性，探讨磁畴的概念及磁滞回线的物理意义。光学性质则侧重于光与物质的相互作用，如吸收、发射和散射，这对于功能材料（如光伏材料）的设计至关重要。 第二篇：核心材料体系的深度剖析 本篇将材料划分为四大主要类别，分别探讨其独特的性能特征和主流的改性技术。 第四章：金属材料的形变与强化 金属因其良好的导电性、导热性和延展性而占据工业基础材料的主导地位。本章详细剖析金属的加工硬化、晶界强化、固溶强化和析出强化等主要的机械性能提升途径。重点解析热处理工艺，包括退火、正火、淬火和回火，阐明这些工艺如何通过控制微观组织（如珠光体、马氏体转变）来达到预期的硬度与韧性平衡。此外，还将介绍先进的高熵合金和纳米晶金属材料在应对极端环境下的潜力。 第五章：陶瓷材料的设计与制备 陶瓷材料以其高硬度、耐高温和优异的耐化学腐蚀性著称。本章首先介绍典型陶瓷（如氧化铝、碳化硅、氮化硅）的离子或共价键特性，解释其高硬度但低韧性的原因。深入探讨陶瓷的粉体制备、成型技术（如干压、注浆成型）和高温烧结过程，强调烧结致密化和晶界控制的重要性。本篇将专门辟出小节讨论功能陶瓷，如压电陶瓷、铁电陶瓷在传感器和换能器中的应用。 第六章：高分子材料的构象与应用 高分子材料（塑料、橡胶、纤维）的性能高度依赖于其分子链的长度、构象和交联程度。本章从聚合反应机制入手，区分热塑性塑料和热固性塑料的结构差异。重点分析高分子链段运动对粘弹性行为的影响，并讲解玻璃化转变温度（Tg）的概念及其对材料使用温度范围的决定性作用。此外，复合材料中的高分子基体如何影响整体性能，以及生物可降解高分子材料的研究前沿也将被涵盖。 第七章：复合材料与功能材料 复合材料通过结合不同组分的优点，克服单一材料的局限性。本章系统介绍纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）的界面问题、力学性能分析（如各向异性）。对于金属基和陶瓷基复合材料，则探讨其在抗蠕变和高强度要求下的应用。功能材料部分，将聚焦于能源材料（锂离子电池电极材料、燃料电池膜材料）和智能材料（形状记忆合金、智能涂层），展示材料科学如何驱动下一代技术的发展。 第三篇：材料的服役行为与先进表征技术 材料的性能必须在实际工作环境中得到验证，本篇关注材料在长期应力、腐蚀和高温下的行为，并介绍现代科学研究的“眼睛”——表征手段。 第八章：材料的失效分析与防护 理解材料如何失效是设计长寿命结构的关键。本章细致分析疲劳（低周和高周）、蠕变和应力腐蚀开裂等主要的机械失效模式。对于疲劳，重点剖析裂纹的萌生、扩展和断裂过程。腐蚀问题将从电化学腐蚀原理展开，介绍金属的钝化现象，并详细论述各种防护技术，包括阴极保护、表面涂层和缓蚀剂的应用。 第九章：先进材料表征技术 材料研究的深度依赖于表征工具的精度。本章不涉及制图工具，而是聚焦于分析手段。深入介绍扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在观察微观形貌和晶体结构上的差异，以及能量色散X射线谱（EDS）在元素分析中的作用。此外，X射线衍射（XRD）在物相鉴定和晶格常数测定中的核心地位，以及差示扫描量热法（DSC）在热性能分析中的应用，都将得到详细阐述。这些技术构成了材料科学家进行研发和质量控制的基石。 结语：面向未来的材料设计 本书的最后部分将展望材料科学的未来趋势，包括计算材料学（材料基因组计划）、增材制造（3D打印）中材料特性的适应性调整，以及可持续性材料的开发，引导读者将所学基础知识应用于解决复杂的工程实际问题。 本书特色： 本书结构严谨，逻辑清晰，大量引入了最新的研究案例和工业应用实例，帮助读者建立起从原子尺度到宏观性能的完整认知链条，是材料科学专业学生、工程师以及对物质世界充满好奇的专业人士的理想参考读物。它提供的知识体系，是理解和改进任何工程系统的性能、可靠性和寿命的根本保障。
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