材料热力学

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出版者:科学出版社
作者:徐祖耀
出品人:
页数:308
译者:
出版时间:2005-1
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030146175
丛书系列:
图书标签:
  • 教材
  • 材料热力学
  • 热力学
  • 材料科学
  • 相平衡
  • 热力学计算
  • 材料性质
  • 吉布斯自由能
  • 热力学函数
  • 相图
  • 热处理
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具体描述

《材料热力学(第3版)》由《材料热力学》(第二版)一书扩写而成。全书共14章,首先介绍了热力学第一、二、三定律,自由能,麦克斯韦方程及其应用,然后阐述了单元系中的相平衡,溶液,二元系的自由能,相平衡,统计热力学,溶液的统计热力学,相图热力学,相变热力学,化学平衡热力学,材料中的一些物理现象的热力学分析等。

《材料热力学(第3版)》可供从事材料科学、金属学、力学、机械等研究的科技人员参考,也可作为高等院校相关专业的教学参考书。

《材料科学前沿:结构、性质与应用》 本书是一部深入探讨材料科学核心概念的著作,旨在为读者提供一个全面而系统的视角,理解材料的微观结构如何决定其宏观性质,以及这些性质如何在各个技术领域得到广泛应用。本书不涉及材料热力学这一特定分支,而是着眼于材料科学更广阔的图景,从基础原理到尖端进展,层层剖析。 第一部分:材料的结构基础 本部分将从原子尺度出发,系统介绍构成物质的基本单元——原子。我们将详细阐述原子的组成、电子排布规则,以及元素周期表背后的深刻含义。在此基础上,本书将深入剖析各种化学键的类型,包括离子键、共价键、金属键和范德华力,并解释它们如何影响原子间的结合方式和材料的整体稳定性。 接着,我们将重点关注晶体结构。从基本的晶格类型,如面心立方(FCC)、体心立方(BCC)和六方密堆积(HCP),到更复杂的晶体结构,我们将详细介绍它们的几何特征、原子堆积方式以及如何通过X射线衍射等技术进行表征。同时,本书也将探讨非晶态材料(如玻璃)的结构特点,以及它们与晶体材料在结构上的根本区别。 为了更深入地理解材料的结构,我们还将介绍缺陷在材料中的作用。点缺陷(如空位、间隙原子和取代原子)、线缺陷(如位错)和面缺陷(如晶界和畴壁)是材料性能差异的根源。本书将详细阐述这些缺陷的形成机制、运动方式及其对材料力学、电学和光学性质的影响。 第二部分:材料的宏观性质及其根源 在建立对材料结构充分理解的基础上,本部分将深入探讨材料的宏观性质,并将它们与微观结构紧密联系起来。 力学性能: 我们将详细介绍材料的弹性、塑性、强度、硬度、韧性和疲劳等关键力学性能。本书将解释这些性能是如何由材料的晶体结构、晶界、位错运动以及第二相粒子等微观特征决定的。例如,位错的有效阻碍是提高金属强度的关键。 电学与磁学性能: 本部分将聚焦于材料的导电性、绝缘性、半导体特性以及磁性。我们将讨论自由电子模型、能带理论在解释导电和绝缘现象中的作用,并介绍超导材料、铁电材料和磁性材料的独特结构与性能关系。 光学性能: 材料的光学特性,如透明、不透明、反射、折射和发光,同样与其微观结构息息相关。本书将探讨光与物质的相互作用,介绍光学活性材料、光致发光材料和光伏材料的原理。 热学性能: 我们将涵盖材料的热导率、热容和热膨胀系数等基本热学性质。本书将解释这些性质是如何受到原子振动(声子)、晶格结构和电子结构的影响的。 第三部分:材料的设计、制备与应用 本部分将视角从材料本身的性质拓展到如何创造和利用它们。 材料的制备技术: 书中将介绍各种重要的材料制备方法,包括但不限于: 固相反应与烧结: 适用于陶瓷和金属粉末制备。 熔炼与铸造: 金属合金制造的传统方法。 薄膜沉积技术: 如物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD),用于制备功能性薄膜。 快速凝固技术: 如雾化法和熔体纺丝,用于制备非晶合金和纳米晶材料。 高压处理技术: 用于改变材料的晶体结构和性质。 材料的表征技术: 为了理解和优化材料,精确的表征至关重要。本书将介绍多种先进的表征手段,包括: 显微镜技术: 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM),用于观察材料的微观形貌和结构。 光谱技术: 如X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)和能量色散X射线谱(EDX),用于分析材料的表面成分和化学状态。 衍射技术: X射线衍射(XRD)和电子衍射,用于确定材料的晶体结构。 现代材料及其应用: 本部分将重点介绍当前材料科学领域的热点和前沿,并展示其在各个领域的实际应用。 纳米材料: 聚焦于纳米颗粒、纳米线、纳米管和二维材料(如石墨烯),探讨其独特的量子尺寸效应和表面效应,以及在催化、电子器件、生物医学等领域的应用。 智能材料: 介绍形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料等能够响应外界刺激而改变自身性质的材料,并阐述其在传感器、执行器等方面的应用。 生物材料: 探讨用于医疗植入物、药物递送系统和组织工程的生物相容性材料、可降解材料以及仿生材料。 能源材料: 涵盖用于电池、太阳能电池、燃料电池和储氢材料的开发,以及它们在可持续能源发展中的作用。 先进复合材料: 介绍纤维增强复合材料、纳米复合材料等,分析其多组分协同效应,以及在航空航天、汽车工业和体育用品中的应用。 本书通过深入浅出的讲解,结合丰富的实例,旨在帮助读者建立起对材料世界的深刻认知,理解材料科学的魅力与力量,并为进一步学习和研究材料学打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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这本书的出现,简直就像在我的书架上发现了一颗璀璨的宝石,让我爱不释手。我一直对物质世界的底层运行机制充满好奇,而“材料热力学”这本书,恰恰满足了我对这种深入理解的渴望。它并非那种泛泛而谈的科普读物,而是以一种极其严谨和系统的方式,向我揭示了材料在不同温度、压力、成分下的行为规律。我尤其欣赏作者在解释熵、焓、吉布斯自由能这些抽象概念时的独到之处。他没有直接抛出复杂的公式,而是通过大量的实例,比如固体的相变、合金的形成,甚至是生活中常见的现象,比如冰的融化和水的蒸发,来层层递进地剖析这些概念的物理意义。书中大量的图表和示意图更是功不可没,它们将那些枯燥的理论知识形象化,让我能够更直观地理解材料微观结构与宏观热力学性质之间的内在联系。例如,在讨论固溶体的形成时,书中对随机混合和有序排列的熵增过程的解释,配合着原子排列的示意图,让我瞬间茅塞顿开,原来材料内部的“乱”与“不乱”,竟然是如此深刻地影响着它的稳定性。而且,这本书不仅仅停留在理论层面,它还非常注重理论与实践的结合。书中有很多章节都深入探讨了热力学原理在实际材料设计和加工中的应用,比如如何通过控制热处理工艺来优化金属的力学性能,或者如何利用相图来预测陶瓷材料的烧结行为。这些内容对我来说,无疑是打开了另一扇大门,让我看到了理论知识转化为实际生产力的巨大潜力。我记得有一章专门讲解了材料在高温下的氧化和腐蚀问题,书中运用热力学计算来预测氧化物的生成趋势,并给出了相应的防护措施建议,这对于我正在进行的一个高温合金项目来说,简直是雪中送炭。总而言之,“材料热力学”这本书,以其深度、广度、严谨性以及对实际应用的关注,彻底征服了我,让我对其爱不释手,反复研读。

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“材料热力学”这本书,为我打开了一扇通往材料微观世界的大门。它以一种深入浅出的方式,将那些看似复杂的理论知识变得易于理解。我尤其喜欢书中关于“扩散”的章节。作者没有停留在简单的描述,而是从统计力学的角度,解释了原子扩散的微观机制,包括随机游走和能量势垒。他通过对扩散系数与温度、成分之间关系的详细分析,让我明白了为什么材料在高温下会更容易发生扩散。我记得有一章专门讲解了“热应力”的产生机理,并结合了材料的热膨胀系数和弹性模量,进行定量计算。这对于理解材料在温度变化过程中的形变和失效,至关重要。书中还讨论了“相图的构建”,这让我看到了理论预测材料行为的强大力量。作者详细介绍了如何利用热力学函数(如吉布斯自由能)来计算相平衡条件,并绘制出各种类型的相图。这对我进行材料设计,例如选择合适的合金成分来获得所需的相结构,提供了非常有价值的指导。这本书的行文风格严谨而清晰,逻辑性极强,读起来有一种抽丝剥茧的感觉,让人在不知不觉中就掌握了复杂的知识。它就像一位经验丰富的向导,带领我在材料热力学的广阔天地中穿梭。

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“材料热力学”这本书,是一次令人兴奋的智识冒险。它以一种前所未有的深度,剖析了材料世界的能量本质,让我对物质的转变和演化有了全新的认识。我尤其对书中关于“非平衡态热力学”的探讨感到着迷。以往接触到的热力学大多集中在平衡态,而这本书则勇敢地迈向了更广阔的非平衡态领域,探讨了材料在动态过程中的能量耗散和熵产生。这种视角让我看到了材料世界更活跃、更复杂的一面。书中对“界面能”的解释,也为我打开了新的思路。我之前一直觉得材料的性质是由其体相决定的,但这本书让我明白,界面在很多情况下起着至关重要的作用,尤其是在纳米材料和多晶材料中。作者通过详细的数学推导和物理阐释,清晰地展示了界面能如何影响材料的稳定性、扩散速率乃至宏观性能。我记得在讲解“形核与生长”时,书中结合了界面能和驱动能的对比,生动地解释了为什么材料会在特定的条件下形成新的相。这种对微观机制的深刻洞察,让我对材料的加工过程有了更直观的理解。此外,这本书对“热电材料”的深入分析,也让我看到了材料热力学在新能源领域的巨大潜力。通过解释塞贝克效应和珀尔帖效应的微观机理,并结合热力学参数进行定量分析,这本书为我提供了理解和设计高效热电材料的理论基础。作者并没有回避复杂的数学公式,但每次引入新的公式,都会有详尽的物理意义解释和图示辅助,让我能够理解公式背后的物理含义,而不是仅仅停留在符号游戏上。这本书的结构也非常精巧,每一章都像是一个独立的知识模块,但又环环相扣,共同构建起一个宏大的材料热力学知识体系。

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毫不夸张地说,“材料热力学”这本书,是一次颠覆性的阅读体验。它将我从对材料的模糊认知,拉到了一个更加精准、更加科学的层面。我尤其喜欢书中对“化学势”的阐述。这个概念我之前接触过,但总觉得有些抽象,这本书通过对不同物质在不同环境下的相互作用的分析,将化学势的意义解释得淋漓尽致。比如,在讨论合金的形成时,书中将化学势的变化与原子之间的相互吸引或排斥联系起来,让我明白了合金形成的热力学驱动力。这种将抽象概念与具体材料现象相结合的方式,大大增强了我的理解。书中对“固溶强化”和“沉淀强化”的解释,也让我印象深刻。作者运用热力学原理,分析了杂质原子或第二相粒子在晶格中的分布,以及它们对位错运动的阻碍作用。这些解释不仅让我理解了这些强化机制的物理本质,还为我提供了优化材料强度的理论指导。我记得有一章专门讲解了“晶界扩散”和“体扩散”的差异,并结合了热力学计算来预测不同温度下的扩散速率。这对于理解材料在高温下的行为,比如蠕变和烧结,至关重要。这本书的文字充满智慧,作者的笔触犀利而精准,将深奥的科学原理娓娓道来,让我沉浸其中,乐此不疲。它不仅仅是一本书,更像是一份珍贵的礼物,让我能够更深刻地理解材料,更有效地设计材料。

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“材料热力学”这本书,是一次令人振奋的智识之旅。它以一种前所未有的深度,剖析了材料世界的能量本质,让我对物质的转变和演化有了全新的认识。我尤其对书中关于“相稳定性和相变动力学”的探讨感到着迷。以往接触到的热力学大多集中在平衡态,而这本书则勇敢地迈向了更广阔的动力学领域,探讨了材料在相变过程中的速度和路径。这种视角让我看到了材料世界更活跃、更复杂的一面。书中对“界面迁移”的解释,也为我打开了新的思路。我之前一直觉得材料的相变是瞬间完成的,但这本书让我明白,相变的发生需要克服能量势垒,并且界面迁移的速度会影响相变的速率。作者通过详细的数学推导和物理阐释,清晰地展示了界面能如何影响相变的驱动力。例如,在讲解“晶粒长大”时,书中结合了晶界能和扩散驱动力的计算,生动地解释了为什么材料的晶粒尺寸会随着退火时间的延长而增大。这种对微观机制的深刻洞察,让我对材料的微观结构演化有了更直观的理解。此外,这本书对“热力学计算在材料设计中的应用”的深入分析,也让我看到了材料热力学在实际工程中的巨大潜力。通过解释 CALPHAD 方法的原理,并结合实际案例进行演示,这本书为我提供了理解和应用热力学计算进行材料设计的理论基础。作者并没有回避复杂的数学公式,但每次引入新的公式,都会有详尽的物理意义解释和图示辅助,让我能够理解公式背后的物理含义,而不是仅仅停留在符号游戏上。这本书的结构也非常精巧,每一章都像是一个独立的知识模块,但又环环相扣,共同构建起一个宏大的材料热力学知识体系。

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我必须承认,在翻开这本书之前,我对“热力学”这个词总有一种畏惧感,总觉得它和“晦涩难懂”画上了等号。然而,“材料热力学”这本书,却以一种出人意料的亲和力,消除了我所有的顾虑。作者似乎深谙读者心理,他没有一开始就用一大堆公式把我压垮,而是从最基本、最直观的能量概念入手,一点点引导我进入材料热力学的世界。我最喜欢的部分是关于“相平衡”的讲解。书中用大量生动的例子,比如水在不同压力下的沸点变化,或者不同金属混合形成的合金,来解释相图的构建原理和解读方法。我之前一直觉得相图就是一个抽象的图表,看了之后才明白,原来它背后蕴含着如此丰富的物理信息,能够预测材料在不同条件下的稳定状态,甚至指导我们设计出具有特定性能的新材料。作者对“相变”的阐述也让我印象深刻。他不仅仅是罗列出各种相变类型,而是详细分析了驱动相变的能量因素,比如焓变和熵变,以及它们是如何相互作用的。他用“驱动力”来比喻自由能的降低,这种形象的比喻让我一下子就抓住了相变的本质。此外,书中对“晶体缺陷”和“扩散”的讨论,也让我受益匪浅。这些微观层面的现象,在热力学原理的指导下,变得井井有条,不再是难以捉摸的神秘力量。我尤其对书中关于扩散驱动力的解释感到惊艳,它将微观粒子的随机运动与宏观热力学平衡联系起来,让我看到了一个更完整的材料世界。这本书的文字流畅,逻辑清晰,即使是初次接触材料热力学的读者,也能够轻松跟上作者的思路。它就像一位循循善诱的老师,一步步将我引向知识的殿堂,让我从一个迷茫的旁观者,变成了一个能够欣赏和理解材料热力学之美的学习者。

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我必须承认,“材料热力学”这本书,以其深邃的理论和严谨的逻辑,彻底征服了我。它不仅仅是一本书,更像是一本凝聚了无数智慧的宝典。我尤其对书中关于“材料在应力场中的热力学行为”的讲解感到震撼。书中将热力学与力学巧妙地结合起来,分析了应力对材料相平衡、相变动力学甚至扩散行为的影响。这让我看到了材料在复杂环境下的多维度响应。我记得有一章专门讨论了“形状记忆合金”的工作原理,书中详细解释了马氏体相变的驱动力,以及在外力作用下的相变回复过程。这种将微观相变机制与宏观性能联系起来的讲解方式,让我对这种神奇的材料有了深刻的认识。作者还探讨了“断裂韧性”与材料热力学性质之间的关联,比如裂纹尖端的能量释放率与材料的相组成、微观结构等因素的关系。这让我看到了材料强度背后的热力学根源。书中对“材料的失效机制”的分析,也让我受益匪浅。比如,在讨论“应力腐蚀开裂”时,书中结合了电化学热力学和断裂力学,解释了腐蚀介质在应力作用下如何加速材料的失效。这种跨学科的视角,让我对材料的长期可靠性有了更全面的理解。这本书的语言简洁有力,每一句话都充满了信息量,但读起来却不感到晦涩。它就像一位技艺精湛的雕塑家,用最精炼的笔触,勾勒出材料热力学的宏伟蓝图。

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“材料热力学”这本书,为我提供了一个全新的视角来审视我所熟悉的材料世界。它不仅仅是关于数据和公式,更是关于理解物质内在的驱动力和能量流动。我尤其喜欢书中关于“材料的形成和演化”的讲解。作者从热力学的基本原理出发,解释了为什么某些材料会自然形成,而另一些则需要外部能量的输入。比如,在讲解“化学反应热力学”时,书中通过分析反应的焓变和熵变,预测了反应发生的方向和程度,这对于理解材料的合成和加工至关重要。我记得有一章专门讨论了“材料的退火和时效处理”,书中详细解释了这些热处理过程如何利用热力学原理来改变材料的微观结构,从而优化其力学性能。比如,退火可以降低材料的内应力,使其变得更柔软;而时效处理则可以通过析出第二相粒子来提高材料的强度。这种对材料“变”的理解,让我对材料的可塑性有了更深的认识。此外,书中对“相变诱导塑性”的讲解,也让我看到了材料热力学在提高材料韧性方面的应用潜力。通过控制材料的相组成和相变行为,可以实现材料在变形过程中的塑性增强。作者的讲解风格细腻而富有条理,他善于将复杂的概念分解成易于理解的步骤,并用恰当的比喻来辅助说明。这使得我在阅读过程中,不仅能够掌握知识,还能体验到解决问题的乐趣。

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“材料热力学”这本书,如同一位严谨而博学的导师,带领我在材料科学的殿堂里深入探索。它以一种系统而深刻的方式,揭示了材料在不同环境下的能量行为和转变规律。我尤其欣赏书中关于“材料的稳定性”的探讨。作者通过引入吉布斯自由能的概念,清晰地阐述了材料在特定温度和压力下的稳定性条件。他不仅介绍了纯物质的相稳定性,还深入分析了合金和化合物的相稳定性,以及如何通过调整成分和温度来获得具有期望稳定性的材料。我记得有一章专门讲解了“材料的扩散机制”,书中从微观的原子运动角度,详细分析了各种扩散途径,比如晶格扩散、晶界扩散和空位扩散,并结合热力学参数(如激活能)来预测扩散速率。这对于理解材料在高温下的微观变化,比如晶粒长大、烧结以及腐蚀,至关重要。作者还讨论了“热力学在材料腐蚀和防护中的应用”,他通过分析腐蚀电池的热力学驱动力,预测腐蚀的发生和发展趋势,并提出了相应的防护策略。这让我看到了材料热力学在保障材料长期服役性能方面的重要作用。这本书的语言精炼而富有逻辑性,作者的叙述清晰流畅,即使面对复杂的理论,也能让人一目了然。它不仅教会了我知识,更培养了我独立思考和解决问题的能力。

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“材料热力学”这本书,像是一把开启材料世界奥秘的钥匙。它以一种系统而严谨的方式,让我领略到了材料在能量作用下的无穷变化。我特别欣赏书中关于“相图”的讲解。作者并没有简单地罗列相图,而是深入探讨了相图的构建原理,以及如何从相图中解读出丰富的热力学信息。例如,他对二元合金相图的详细分析,包括液相线、固相线、共晶点、包晶点等,都让我对材料的固液转变过程有了清晰的认识。他还进一步探讨了多组分体系的相图,虽然复杂,但通过作者的引导,我依然能够抓住其核心的规律。我记得有一章专门讨论了“缺陷热力学”,这让我意识到,材料的“不完美”之处,恰恰是影响其性能的关键。书中对空位、间隙原子、置换原子等缺陷的形成能、迁移能进行了详细的分析,并解释了它们如何影响材料的扩散、电导率和机械性能。这种从微观缺陷角度理解宏观材料性质的方式,对我来说是全新的视角。此外,书中对“高熵合金”的讲解,也让我看到了材料研究的前沿。作者从热力学角度解释了高熵合金的稳定性,并展望了其在极端环境下的应用潜力。这种将基础理论与最新研究相结合的特点,让这本书既有深度又不失前沿性。这本书的语言精练而准确,没有丝毫的冗余,但却充满了科学的严谨性和逻辑的美感。

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前半部分不及物理化学

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前半部分不及物理化学

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