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出版者:中国劳动社会保障出版社

作者:陈海魁

出品人:

页数:62

译者:

出版时间:2001-1

价格:6.00元

装帧:

isbn号码:9787504530950

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现代材料科学导论：从原子结构到宏观性能的桥梁 本书旨在为材料科学领域的初学者和希望拓展知识边界的工程技术人员提供一个全面、深入且富有启发性的指南。我们聚焦于理解材料的微观结构如何决定其宏观性能，并探讨先进材料的最新发展与应用前景。 --- 第一部分：材料的基石——原子与晶体结构 本书的第一部分将打下坚实的理论基础，深入剖析物质世界的构建模块及其排列方式。 第一章：原子结构与化学键 本章从量子力学的基本原理出发，回顾原子核外电子的排布规律，特别是价电子的意义。详细阐述了四大基本化学键的形成机制、特点及其对材料宏观性质的初始影响： 离子键 (Ionic Bonds): 电子得失导致的静电引力，重点分析晶格能与熔点的关系，并以陶瓷材料（如氧化铝、氯化钠）为例进行讨论。 共价键 (Covalent Bonds): 电子对共享的结合方式，强调其方向性和键能的强度，主要讨论金刚石、硅等共价晶体的极端硬度和低导电性。 金属键 (Metallic Bonds): 自由电子“海洋”模型，解释了金属优异的导电性、延展性和光泽。 范德华力和氢键 (Van der Waals and Hydrogen Bonds): 探讨这些较弱的相互作用力在聚合物和生物材料中的关键作用。 第二章：晶体结构与缺陷工程 本章的核心是理解“有序”在材料科学中的重要性。我们将详细介绍晶体学基础知识： 晶体点阵与晶胞: 介绍布拉维点阵的概念，重点分析体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方紧密堆积（HCP）这三种最常见的金属晶体结构。通过计算密堆积分数（APF）来量化结构紧凑程度。 晶体衍射分析: 引入X射线衍射（XRD）作为确定晶体结构的主要工具，解释布拉格定律及其在材料结构鉴定中的应用。 晶体缺陷的分类与影响: 结构并非完美无缺。本章细致区分了零维（点缺陷，如空位和间隙原子）、一维（线缺陷，如位错）、二维（面缺陷，如晶界和孪晶界）和三维（体缺陷）缺陷。特别强调位错是如何作为塑性变形的根本机制，为后续的力学性能分析奠定基础。 --- 第二部分：材料的性能调控——结构与性能的联系 基于第一部分建立的结构基础，本部分将深入探讨不同类别材料如何通过其内在结构表现出独特的宏观性能。 第三章：金属材料的形变与强化机制 本章专注于解释金属为何能够承受巨大的应力并保持一定的韧性： 塑性变形机理: 详细阐述位错的运动、交滑移和攀移过程，解释加工硬化（应变硬化）的本质。 强化理论: 系统介绍四种主要的金属强化途径，并分析其微观基础： 1. 固溶强化 (Solid Solution Strengthening): 杂原子对位错运动的阻碍。 2. 晶粒细化强化 (Grain Boundary Strengthening): 霍尔-佩奇（Hall-Petch）关系的应用。 3. 第二相粒子钉扎 (Precipitation Hardening): 利用析出相对位错滑移的有效阻挡。 4. 加工硬化 (Work Hardening): 增加位错密度。 第四章：陶瓷与玻璃的结构特性 陶瓷因其高硬度、耐高温和电绝缘性而备受关注。本章侧重于离子键和共价键体系的特点： 结构与化学计量: 讨论陶瓷的电中性和化学计量关系，理解其结构复杂性（如尖晶石结构、钙钛矿结构）。 断裂韧性的挑战: 重点分析陶瓷材料的脆性——缺乏有效的位错运动机制和高应力集中效应。介绍增韧技术，如裂纹偏转和桥接。 玻璃态材料: 探讨非晶态固体（玻璃）的结构特征，如“短程有序，长程无序”，以及玻璃化转变温度（Tg）对材料行为的决定性影响。 第五章：高分子材料的粘弹性与构象 高分子（聚合物）的性能极度依赖于其长链的缠绕、空间构象和分子间作用力： 分子链结构: 区分热塑性塑料与热固性塑料，分析链的柔性、结晶度与玻璃化转变温度（Tg）的关系。 粘弹性行为: 介绍高分子材料的独特时间依赖性响应，包括蠕变（Creep）和应力松弛（Stress Relaxation）。利用Maxwell模型和Voigt模型来描述宏观力学行为。 交联与固化: 探讨硫化（如橡胶）和固化反应如何将线性链转变为三维网络结构，从而显著提高材料的耐溶胀性和机械强度。 --- 第三部分：先进功能材料与前沿探索 最后一部分将目光投向了当代工程和科技领域不可或缺的尖端材料。 第六章：半导体材料与电子特性 本章聚焦于电子在周期性晶格中的运动规律，这是现代信息技术的核心： 能带理论: 深入解释导体、绝缘体和半导体的能带结构（价带、导带和禁带宽度），阐明导电性的物理本质。 本征与杂质半导体: 详细分析掺杂（Donor and Acceptor）如何通过引入费米能级来控制载流子浓度和导电类型（N型与P型）。 光电效应: 介绍半导体在光照下的响应，为LED、太阳能电池等光电子器件奠定理论基础。 第七章：复合材料的设计与性能 复合材料通过结合不同材料的优点，实现了单相材料无法达到的性能组合： 界面在复合材料中的作用: 强调纤维与基体之间的有效载荷传递是复合材料性能的关键。 增强机制: 分析纤维增强（如碳纤维增强环氧树脂）和粒子增强（如金属基复合材料）的工作原理。 混合律与各向异性: 介绍如何预测纤维方向性对整体材料模量的影响，理解层合结构中的应力分布。 第八章：材料的可靠性与失效分析 理解材料如何在实际服役条件下失效，是保证工程安全性的核心： 疲劳与断裂力学: 区分静载荷下的韧性断裂和循环载荷下的疲劳失效。引入应力强度因子（K）和断裂韧性（Kc）的概念，解释格里菲斯裂纹扩展理论。 蠕变与高温性能: 探讨在持续高温和应力作用下，材料的长期变形和应力松弛行为，这在航空航天发动机部件中至关重要。 腐蚀与环境影响: 分析电化学腐蚀（如电偶腐蚀、应力腐蚀开裂）的机理，以及如何通过材料选择、表面处理和缓蚀剂来提高服役寿命。 --- 结语：材料的未来视野 本书最后展望了纳米材料、智能材料（如形状记忆合金、压电材料）以及可持续性材料（如生物降解聚合物和绿色制备工艺）的发展方向，鼓励读者将所学知识应用于解决复杂、跨学科的工程挑战中。 本书结构严谨，图文并茂，配有大量的实际工程案例分析和习题，是深入学习现代材料科学原理的理想教材。

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这本《机械基础》的排版真是让人眼前一亮，虽然我还没来得及深究里面的原理，但光是封面和整体的装帧设计，就透露出一种严谨又不失活力的气息。纸张的质感很棒，拿在手里沉甸甸的，翻阅起来有一种厚实的触感，这对于一本技术类书籍来说非常重要，让人感觉内容也同样扎实可靠。内页的图文排布也很有章法，没有那种令人眼花缭乱的拥挤感，关键的公式和图示都用醒目的方式标注了出来，即便是初次接触这类知识的人，也能感觉到设计者的用心。我特别留意了一下目录结构，层次划分得非常清晰，从最基础的力学概念到后期的结构设计，过渡得非常自然流畅，这表明作者在组织知识体系上是下足了功夫的。我虽然对机械设计并非科班出身，但光看这份结构，就能预感到它会是一本非常适合自学者入门的教科书，它没有直接用晦涩难懂的术语把人拒之门外，而是用一种引导性的方式，邀请读者一步步深入探索。书中的插图预览也让我印象深刻，那些机械零件的剖视图和三维示意图，清晰度极高，色彩的运用也恰到好处，让人在视觉上就能对复杂的结构有一个初步的把握，这极大地降低了初学者的理解门槛，比起那些只有纯文字和粗糙线条的教材，这本书在“教”这件事上，确实走在了前沿，让人充满期待去深入研读每一个章节。

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我这人读书有个怪癖，就是特别关注工具书的“实用性”和“可操作性”，这本书拿到手，我立刻就去翻阅了那些关于标准件和配合公差的部分。说实话，现在市面上的很多参考书，要么是理论堆砌，要么就是只罗列数据，让人感觉像在查一本过时的黄页。然而，这本书在讲解这些具体数值时，似乎融入了一种“设计思维”。它不是简单地告诉你“应该用哪个尺寸”，而是结合了实际的生产环境和应用场景来解释“为什么选择这个尺寸”。比如，它在介绍轴承选择时，似乎还穿插了对不同载荷条件下材料疲劳寿命的简要分析，这对于一个工程师来说，是至关重要的。更让我惊喜的是，我注意到它在引用国家标准时，标注得非常规范，这在工程实践中是避免设计错误的关键。我随便翻到一处关于连接件强度的论述，作者的论证过程逻辑严密，引用了最新的行业规范，这一点体现了编者紧跟时代、不满足于旧有知识的专业态度。它不像是一本束之高阁的学术著作，更像是一位经验丰富的老工程师，在你身边手把手地指导你如何解决实际问题，这种“带着干货”的编写风格，对于需要快速上手解决问题的专业人士来说，简直是福音。

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这本书的语言风格，说实话，有一种老派学者的沉稳，但又没有完全陷入那种陈旧的教条主义。我尝试去阅读了其中关于“运动副分析”的章节，它在描述瞬心和速度瞬变的时候，措辞非常精准，每一个动词和名词的选择都显得经过深思熟虑，没有丝毫的冗余和含糊不清。这种对语言的极致追求，使得那些原本就抽象的几何和运动学概念，在文字的梳理下，变得异常清晰。比如，它在解释“平面连杆机构的运动特性”时，那种循序渐进的叙述，就像是把一个复杂的舞蹈动作，拆解成最基础的几个分解步，然后用最精确的语言描述每一步的受力点和变化趋势。这不像某些教材那样，上来就扔给你一堆微分方程，让人望而生畏；而是通过精妙的文字铺陈，让你在不知不觉中，就理解了背后的物理意义。我感觉作者是一位真正懂得如何与读者“对话”的教育家，他深知读者在哪个知识点上最容易产生认知障碍，并提前设置好了“语言上的拐杖”，确保你在攀登知识高峰的过程中，步伐能走得稳健有力，而不是跌倒在某个晦涩的术语面前。

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从装帧的细节来看，这本《机械基础》无疑是经过了相当长时间的打磨和审阅的。我仔细检查了几页，发现几乎找不到印刷上的瑕疵，套印精准，特别是那些需要精确对齐的图表和公式，边缘锐利清晰，油墨的附着力也很好，这意味着它能承受高频率的翻阅和在车间、实验室等复杂环境下的使用，不会很快就磨损或褪色。这种对“耐用性”的考量，本身就体现了一种对机械工程学科本质的理解——注重可靠性。更重要的是，这本书在引用历史上的经典理论时，做得很到位。它没有简单地把牛顿的定律或者欧拉的公式当作既定事实，而是会简要地提及这些理论是如何在工程实践中被验证和发展起来的，这为阅读者提供了一个更宏大的历史视角。它让你明白，我们今天使用的所有基础知识，都不是凭空出现的，而是无数工程师和科学家用血汗和实践堆砌起来的知识大厦的一部分。这种对知识溯源的尊重和展现，让这本书的厚重感大大提升，它不仅仅是一本工具书，更像是一部微型的“机械工程思想史”，非常值得那些希望成为真正专业人士的读者细细品味。

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我尝试去对比了一下我手头几本老旧的机械原理教材，很明显能感受到这本《机械基础》在引入现代设计理念上的前瞻性。它并没有固步自封于传统的刚体力学框架，而是隐约透露出对新材料和数字化制造的关注，尽管主题依然是基础，但其讨论问题的方式已经融入了现代工程的语境。例如，在讲解材料性能时，它可能不会像老教材那样只关注抗拉强度和屈服点，而是可能会提及一些关于复合材料在特定应力下的表现，即便这部分内容相对简略，但也为读者打开了一扇通往未来技术的大门。我尤其欣赏它在绪论部分的处理，它并没有急于进入复杂的计算，而是用一种非常现代的视角，描绘了机械系统在信息时代所扮演的角色，这极大地激发了我的学习热情。它让我意识到，学习机械基础，绝不是为了掌握过时的知识，而是为了理解一切复杂机械系统背后的普适性规律，从而能够在新材料、新工艺出现时，迅速地将其纳入自己的知识体系。这本书成功地将“基础”的严谨性与“前沿”的启发性完美地结合在了一起，这在同类书籍中是极其罕见的成就。

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