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出版者:水利水电出版社

作者:

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:2001-7

价格:28.20元

装帧:平装

isbn号码:9787508405070

丛书系列:

图书标签:

• 水利工程
• 施工技术
• 工程建设
• 水利水电
• 工程管理
• 施工规范
• 质量控制
• 安全生产
• 案例分析
• 行业标准

《现代材料科学与工程》 书籍简介 在科技飞速发展的今天，材料是推动社会进步的基石。从微观的原子结构到宏观的应用性能，材料科学与工程领域正经历着一场深刻的变革。《现代材料科学与工程》一书，正是立足于这一前沿，旨在全面、深入地阐述当代材料科学的核心理论、先进技术及其在各个工程领域的广泛应用。 本书的撰写团队汇集了材料学、化学、物理学以及多学科交叉领域的资深专家，力求以严谨的学术态度和清晰的逻辑结构，为读者构建一个系统而完整的现代材料知识体系。全书内容涵盖了材料科学的经典原理与最新突破，特别侧重于功能材料、先进结构材料的研发与性能调控。 第一部分：材料科学基础与结构表征 本部分是全书的基石，重点回顾和深化读者对材料基本属性的理解。我们从材料的微观结构入手，详细讨论了晶体结构、缺陷理论、化学键合对材料宏观性能的决定性影响。 1. 晶体结构与微观形貌： 深入剖析了金属、陶瓷、聚合物以及复合材料的晶体学特征，引入了对称性理论和晶格动力学概念。重点阐述了位错、晶界、析出相等缺陷如何影响材料的力学响应，如塑性、硬度和蠕变行为。 2. 材料的热力学与动力学： 阐述了相图的绘制、相变机制及其驱动力。通过非平衡态热力学原理，解释了快速凝固、热处理等过程中材料微观结构的演变规律。扩散理论在材料合成与性能退化中的作用被详尽分析。 3. 先进表征技术： 现代材料研究离不开尖端的测试手段。本章系统介绍了X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）的高级应用，以及光谱学技术（如EDS、XPS）如何提供原子尺度的化学成分和电子结构信息。这些技术是理解“结构-性能”关系的关键工具。 第二部分：结构材料的性能优化与设计 结构材料是承载现代工业负荷的主体。本部分聚焦于如何通过材料设计和先进加工技术，提升传统结构材料的强度、韧性和抗疲劳寿命。 1. 先进金属材料： 涵盖了高熵合金（HEAs）的设计原理、超细晶粒钢的制备工艺及其在极端环境下的应用潜力。特别关注了增材制造（3D打印）金属部件的组织控制与残余应力管理，这是当前航空航天领域的研究热点。 2. 工程陶瓷与耐高温材料： 探讨了氧化物、非氧化物陶瓷的断裂韧性提升策略，如引入纤维增韧和纳米复合技术。对超高温陶瓷（UHTCs）在再入式飞行器和燃气轮机中的应用前景进行了展望，分析了其氧化机制与防护涂层技术。 3. 复合材料体系： 重点剖析了金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料的界面行为。详细讨论了碳纤维、玄武岩纤维等增强体的铺层设计、基体选择对整体力学性能的耦合效应，以及复合材料的非破坏性评估方法。 第三部分：功能材料的原理与应用前沿 功能材料是驱动信息技术、能源转换和生物医学进步的核心要素。本部分深入研究了材料的电、磁、光、热等特殊功能，以及如何通过材料工程手段实现这些功能的精准调控。 1. 电子与半导体材料： 详细介绍了第三代半导体材料（如GaN、SiC）的特性及其在功率电子器件中的优势。探讨了新型存储技术，如电阻式随机存取存储器（RRAM）的工作机理，以及薄膜沉积技术在集成电路制造中的关键作用。 2. 磁性材料与传感器： 阐述了磁畴壁运动、磁各向异性对材料宏观磁性能的影响。深入研究了巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR），并分析了软磁材料在高效电磁设备中的应用。同时，探讨了基于磁性材料的灵敏度极高的生物医学传感器。 3. 光电与能源材料： 聚焦于光伏材料的效率提升，包括钙钛矿太阳能电池的稳定性问题与载流子传输机制。在储能方面，详述了锂离子电池固态电解质的设计策略、正负极材料的结构优化，以及下一代钠离子电池的发展方向。 4. 生物医用材料： 讨论了材料的生物相容性、可降解性与特定生物活性。介绍了用于骨修复的生物活性陶瓷、用于药物缓释的智能聚合物载体，以及在组织工程支架设计中对孔隙结构和力学匹配度的严格要求。 第四部分：材料加工、模拟与可持续发展 本部分将理论知识与工程实践相结合，探讨了先进的材料制造技术、计算模拟方法，以及材料工程在可持续发展中的责任。 1. 先进制造技术： 详细介绍了增材制造（AM）中的选区激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术的参数控制、缺陷抑制与后处理工艺。对比了材料从传统铸锻到增材制造过程中的组织差异。 2. 计算材料学： 阐述了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构方面的应用，以及分子动力学模拟（MD）在理解原子尺度扩散和界面相互作用中的价值。介绍如何利用机器学习和高通量计算加速新材料的筛选与设计。 3. 材料的服役行为与寿命预测： 深入分析了材料在腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）和高周疲劳（HCF）条件下的失效机制。介绍了基于损伤力学和残余寿命评估的工程预测模型，强调了材料的全生命周期管理理念。 4. 材料与可持续性： 探讨了材料的可回收性、环境影响评估（LCA）以及开发低毒性、高效率的替代材料（如镁合金、生物基聚合物）。这部分内容呼应了全球对绿色制造和循环经济的迫切需求。 目标读者： 本书内容深度和广度兼具，适合高等院校材料科学、化学工程、机械工程、电子工程、土木工程等相关专业的高年级本科生、研究生作为教材或参考书。同时，它也是科研工作者、工程技术人员跟踪现代材料科学前沿的必备工具书。通过阅读本书，读者将能系统掌握从材料设计、制备到性能表征和工程应用的完整知识链条，为解决复杂工程问题提供坚实的理论和技术支撑。

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这本书的排版和图示处理，简直是一场视觉上的盛宴。我得承认，最初是冲着那些精美的工程剖面图和力学示意图来的，而它完全没有让我失望。那些复杂的结构受力分析图，不再是枯燥的线条和数字堆砌，而是被赋予了清晰的逻辑和美感。特别是关于地下水控制和深基坑支护的那几章，作者似乎用了极大的心力去完善每一个细节的渲染，即便我对部分高等数学的理解尚有欠缺，也能通过图示直观地捕捉到工程的稳定性和潜在风险点。它不仅仅是传授知识，更是在培养一种工程师的“空间想象力”和“结构直觉”。如果说有些教科书是阅读，那这本书更像是沉浸式的技术展览，让你仿佛置身于施工现场，亲眼见证混凝土的浇筑与钢筋的绑扎，这种身临其境的体验，大大增强了知识的记忆和理解效率。

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我是一个偏爱理论基础的读者，这本书在力学基础部分的阐述，达到了令人称道的严谨程度。它没有急于跳入具体的施工技术，而是先为读者构建了一个坚不可摧的理论框架。关于土体性质的描述，作者引入了大量的岩土力学模型，并且非常清晰地解释了这些模型在实际工程中的适用边界和局限性。特别是对于非饱和土的渗透分析，那些复杂的偏微分方程被拆解得逻辑分明，让人能够理解其背后的物理意义，而非仅仅停留在公式的死记硬背。这本书的价值在于，它教会我们“为什么”要那样做，而不是简单地告诉你“应该”那样做。这种对第一性原理的坚持，使得书中的内容具有极强的生命力，即便未来材料和设备不断更新，其核心的力学和水文原理依然适用。

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这本厚重的典籍，初翻时便觉一股扑面而来的历史沉淀感，仿佛能触摸到古人利用水利改造自然的智慧与艰辛。它并非空泛的理论说辞，而是将宏大的水利图景，细致入微地剖析到每一块石料的堆砌、每一寸堤坝的夯实之中。我尤其欣赏其中对不同历史时期工程哲学的对比论述，那种对人力、物力与自然规律的深刻理解与权衡，让人在惊叹古人鬼斧神工的同时，也对现代工程理念有了更深层次的反思。书中对早期水文观测工具的描绘，以及如何仅凭经验和简单的测量来确定复杂水系的走向，实在令人拍案叫绝。它更像是一部工程文明的编年史，展示了人类与水流搏斗、合作了数千年的曲折历程，而非仅仅是一本操作手册。读罢此书，你不会只学到“如何建坝”，而是会明白“为何要建坝，以及在特定时代背景下，最好的建造方式是什么”。这种宏观视角下的微观解构，是很多同类书籍所缺乏的深度。

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坦白说，我过去接触过一些工程类的书籍，往往是技术术语的堆砌，读起来晦涩难懂，像是被硬塞进一堆专业名词的迷宫。但这本书记叙的叙事风格，却充满了人文关怀。作者在描述大型泄洪道的修建时，穿插了对当地居民迁徙安置、对河流生态影响的评估，这种多维度的视角处理，极大地拓宽了我的视野。它让我意识到，水利工程绝非是冰冷的钢筋水泥堆砌，而是牵动着社会、经济和环境的复杂系统工程。这种对“可持续性”和“社会责任”的强调，在很多纯粹的技术手册中是极为罕见的。读到那些关于“人水和谐”的章节，我体会到了一种更深层次的敬畏与责任感，它不只是教你技术，更是在塑造你的工程师品格。

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这本书的实践案例部分，是其最闪光的亮点之一，它提供了一系列极具代表性的、跨越不同地理环境的经典工程案例研究。这些案例的选取角度非常刁钻，往往聚焦于那些在设计或施工过程中遭遇了极端复杂挑战的项目。例如，书中对某高寒地区冻土处理方案的探讨，详细列举了多种方案的优劣、成本控制和最终的长期效果监测数据，对比之鲜明，令人印象深刻。这些案例分析，远超一般教材中简单的“是什么”和“怎么做”，而是深入到了“为什么会失败”、“如何进行补救”以及“从中学到了什么宝贵的教训”的层面。这对于处于工程初级阶段的我来说，如同直接站在了前人的肩膀上，规避了许多可能需要耗费数年才能领悟的实践陷阱，极大地提高了我的风险预判能力和解决复杂问题的思路。

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