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出版者:北京理工大

作者:陈洁^宋启泽

出品人:

页数:255

译者:

出版时间:1996-9

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787810451352

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 有机化学
• 波谱分析
• 核磁共振
• 质谱
• 红外光谱
• 紫外可见光谱
• 结构鉴定
• 分析化学
• 有机化合物
• 光谱学

《现代材料科学与工程基础》 本书聚焦于理解和掌握构成我们日常世界以及尖端技术所需材料的内在机制、宏观性能与工程应用。 第一部分：材料的微观结构与本征性能 本部分深入探讨了材料科学的基石——原子尺度上的排列、键合与缺陷对宏观性能的决定性影响。 第一章：晶体结构与缺陷 晶体学的基本原理： 介绍晶格、晶胞、布拉维点阵，以及常见的金属（如面心立方FCC、体心立方BCC）、陶瓷和半导体晶体结构。深入分析晶体学中的密堆积原理和不同晶系之间的关系。 晶体衍射基础（X射线与电子衍射）： 详细阐述布拉格定律在确定晶体结构中的应用，包括粉末衍射和单晶衍射在材料表征中的作用。 材料中的晶体缺陷： 系统分类点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错——边缘位错与螺型位错及其运动机制）和面缺陷（晶界、孪晶界、堆垛层错）。重点分析位错在材料塑性变形和强度中的核心作用。 第二章：原子键合与能带理论 化学键的类型与强度： 区分和分析离子键、共价键、金属键和范德华力。探讨键长、键角和键能对材料熔点、硬度和稳定性的影响。 固体的能带结构： 基于量子力学原理，引入能带理论，解释导体、半导体和绝缘体在电子结构上的根本差异。深入讨论费米能级、导带与价带的概念。 电子在材料中的输运特性： 考察电子的有效质量、电子迁移率及其与材料电阻率的关系，为后续讨论电子器件奠定理论基础。 第二章：热力学与相图 材料热力学的基本定律： 复习热力学定律在材料体系中的应用，包括吉布斯自由能、焓变和熵变对相转变的驱动力分析。 相图的构建与解读： 详尽讲解单组元和二组元相图（如固溶体、共晶体系、包晶反应）。重点训练读者精确解读杠杆定律，确定平衡相的组成和相对量。 范例分析： 以铁碳合金（Fe-C）相图为例，剖析奥氏体、铁素体、渗碳体以及钢和铸铁的微观结构演变过程，并与材料的力学性能联系起来。 第二部分：材料的机械、热学与电学性能 本部分关注材料在外界载荷和环境作用下表现出的宏观响应机制。 第三章：机械性能与变形机制 应力与应变分析： 介绍单轴拉伸、压缩、剪切测试，定义杨氏模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度和韧性。 断裂力学基础： 引入应力集中概念，探讨裂纹萌生和扩展的机制。详细介绍线弹性断裂力学（Griffith裂纹理论、应力强度因子$K_I$）和弹塑性断裂力学（J积分、裂纹阻力曲线R-curve）。 疲劳与蠕变： 分析材料在循环载荷下的失效模式（S-N曲线、疲劳极限）。阐述高温下材料的蠕变过程（稳态、瞬态和加速蠕变）及其阿伦尼乌斯型加速机制。 加工硬化与强化机制： 探讨位错密度的增加如何提高材料强度，并系统比较晶粒细化强化、固溶强化、第二相粒子钉扎强化（奥氏强化）和沉淀硬化等主要强化途径。 第四章：热学与电学性能 热力学性能： 分析比热容（德拜模型与维里模型）、热膨胀系数及其工程意义。 热导率： 区分晶格振动（声子）热传导和电子热传导，讨论它们在金属、陶瓷和聚合物中的相对重要性。 电学性能： 深入探讨金属的电阻率随温度的变化规律。对于半导体，详细分析本征激发、杂质掺杂（N型与P型）对载流子浓度的影响及其在霍尔效应中的应用。 介电性能： 介绍电容率、介电常数、电极化机制（取向、空间电荷、电子极化），并分析铁电材料的居里点现象。 第三部分：主要材料大类的工程应用与设计 本部分将理论知识应用于实际材料体系，强调材料选择与工艺之间的耦合关系。 第五章：金属材料：从结构钢到特种合金 黑色金属： 深入研究钢材的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）如何调控其微观结构和最终性能（如贝氏体、马氏体相变）。 有色金属： 重点分析铝合金（强化原理、T6热处理）在航空航天领域的应用；铜合金的导电和耐蚀性。 高温合金与耐腐蚀合金： 介绍镍基、钴基高温合金的微观强化机制（$gamma'$相析出）及其在燃气轮机中的关键作用。 第六章：陶瓷材料：结构与功能陶瓷 结构陶瓷： 探讨氧化铝、碳化硅、氮化硅的优异耐磨性、高温稳定性和脆性特征。分析陶瓷增韧技术（如部分稳定化氧化锆PSZ）。 功能陶瓷： 介绍压电陶瓷（PZT）、铁电陶瓷和半导体陶瓷的制备与应用，重点讲解其电场-应变耦合效应。 第七章：聚合物与复合材料 高分子材料基础： 区分线型、交联型、热塑性与热固性聚合物。分析分子量、结晶度对粘弹性、拉伸性能和耐溶剂性的影响。 复合材料设计： 阐述界面对复合材料性能的决定性作用。系统介绍纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂CFRP）和颗粒增强复合材料的性能预测模型（如混合律）。 第八章：材料的表面工程与失效分析 表面改性技术： 介绍涂层技术（PVD/CVD）、离子注入、渗碳/渗氮等技术如何改善材料表面的耐磨性、抗腐蚀性和摩擦学性能。 腐蚀与防护： 分析电化学腐蚀（析氢、吸氧过程）和局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）的机理。介绍牺牲阳极保护、外加电流保护和缓蚀剂的应用。 失效分析案例研究： 通过实际工程案例，结合断口形貌（韧性、脆性、疲劳断口特征）和化学分析，系统性地进行材料失效的归因与预防。 全书特点： 本书旨在构建一个完整的材料科学知识体系，从微观结构（原子键合、晶体缺陷）出发，推导出宏观力学、热学、电学性能，并最终落脚于工程应用和失效分析。书中穿插大量实际工业案例和现代表征技术在材料研究中的应用示例，帮助读者培养严谨的材料设计与选择思维。

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这本书简直是化学学习的“黑暗森林”地图，充满了各种晦涩难懂的符号和公式，我拿着它对着那些密密麻麻的图谱，感觉自己像个刚踏入神秘遗迹的探险家，每走一步都小心翼翼，生怕一不留神就掉进某个陷阱里。书里的术语，比如“耦合常数”、“化学位移”，对我这个初学者来说，就像是外星语，需要花费大量时间去啃读，理解它们的含义和相互之间的联系简直是一场智力上的马拉松。我常常需要对照着好几本不同的参考书，才能勉强拼凑出其中一个光谱峰的意义，那种感觉就像是在玩一个极其复杂的拼图游戏，零件散落各处，而说明书又只写了一半。尽管如此，我还是能感受到作者试图构建一个严谨的知识体系，只是这个体系的门槛设置得太高了，让我想进一步深入探索的愿望，时常被眼前的复杂性消磨殆尽。这本书更像是为那些已经身经百战的专业人士准备的工具箱，里面装满了精密的仪器和难以驾驭的指令手册，对于新手来说，拿起它更像是一种挑战，而不是帮助。

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这本书的排版和插图，说实话，给我一种穿越回上世纪八十年代的感觉。虽然内容本身或许是扎实的，但视觉体验却不尽人意。那些光谱图，分辨率像是用老式扫描仪复印出来的，线条模糊，背景杂乱，我常常需要眯起眼睛，凑得很近，才能分辨出那些细微的峰值差异。更令人困扰的是图表的标注风格，有时候一个重要的特征峰只是用一个褪色的箭头草草指向，缺乏清晰的文字注释来指导读者的目光。这不仅仅是美学上的问题，它直接影响了学习效率，因为在分析光谱时，视觉清晰度和精确度是至关重要的。我本以为在数字时代，一本专业的化学参考书会利用现代印刷技术来提升图谱的可读性，但这本书似乎在这一点上完全放弃了挣扎，固守着一种老派的、甚至可以说是简陋的呈现方式。每次翻阅，都像是在进行一次对视觉耐力的考验。

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这本书在理论深度上确实毋庸置疑，它对每一种波谱技术背后的量子力学基础都有着近乎偏执的探讨，但这种深度似乎是以牺牲实用性为代价的。举例来说，在讲解质谱的碎片化路径时，作者倾向于列举一系列可能的理论路径，并用大量的能量学参数来佐证，然而，对于一个实际操作的分析人员来说，他们更关心的是如何通过调整碰撞能量或源电压来抑制或促进某些关键碎片的产生，从而快速锁定结构。书中对此类“操作层面的智慧”提及甚少，仿佛这些实际操作中的“窍门”和“经验法则”不值得被纳入这样一本严肃的学术著作。因此，这本书在我手中，更像是一本“为什么会发生”的百科全书，而不是一本指导我们“如何做”的实战手册。我更喜欢那种能让我立刻带着书本走进实验室，并能立刻应用到解决实际分析难题上的指导性材料，而这本书显然偏离了这个方向，更像是一篇篇独立的、高度理论化的综述文章的汇编。

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我发现这本书的章节逻辑安排非常跳跃，像是作者把自己的知识点一股脑地倒在了纸面上，而没有花时间去打磨它们之间的过渡。前一章还在煞有介事地讨论质谱（MS）的基础离子化技术，详尽描述了电子轰击（EI）的细节，而下一章，还没等我完全消化完，就猛地转向了红外光谱（IR）中关于官能团振动模式的理论分析，两者之间几乎没有一个平滑的桥梁来连接。这种不连贯性使得我在试图构建一个完整的分子结构解析流程时，总是感到思路被截断。阅读的体验更像是在一个知识的迷宫里奔跑，虽然每个房间（章节）都有宝藏，但连接它们的走廊却显得混乱不堪。我不得不频繁地在章节间来回翻阅，试图自己去梳理出一条合理的学习路径，这无疑大大增加了学习的难度和挫败感。一个好的教材应该引导学生，而不是把他们扔进一个信息爆炸的中心。

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我花了整整一个下午的时间来研究其中关于核磁共振（NMR）的部分，那感觉就像是试图徒手攀登一座光滑的冰山。书中的理论推导和实验条件的描述，深入到了令人发指的程度，每一个参数的微小变动，作者都能用一套近乎哲学的论证来解释其背后的物理意义。坦白说，我理解了书中关于自旋-自旋耦合如何影响峰形分裂的原理，但当我试图将这些理论应用到实际分析一个未知的复杂分子结构时，我发现书里提供的案例分析虽然详尽，却缺乏一种“灵活性”。它更侧重于“标准情况”下的完美解析，对于真实世界中那些充满噪音、信号重叠、甚至仪器校准偏差的“烂摊子”情况，着墨不多。这导致我有一种强烈的错位感：书本上的世界是如此的纯净和理想化，而我实验室里的样品却是如此的粗糙和不可预测。阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是在膜拜一种高不可攀的学术标准。我期待的更多是那种“当你遇到这种情况时，应该怎么办”的实用技巧，而不是对完美模型的无尽颂扬。

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有趣的科目~

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有趣的科目~

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