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出版者:高等教育

作者:卢玉明 编

出品人:

页数:427

译者:

出版时间:2003-7

价格:17.50元

装帧:

isbn号码:9787040064469

丛书系列:

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《工程材料学导论》 书籍简介： 《工程材料学导论》是一部系统而深入探讨现代工程领域所需核心材料科学基础知识的权威著作。本书旨在为工科学生、初级工程师以及希望拓宽材料知识背景的研究人员提供一个全面、严谨且贴近实际应用的知识框架。我们深知，材料的选择、设计与应用是现代工程技术实现先进功能和提升性能的基石，因此，本书的编纂严格遵循从微观结构到宏观性能，再到实际应用的逻辑链条。 本书共分为七大部分，覆盖了材料科学与工程学的核心内容，并特别强调了材料行为的物理化学基础。 --- 第一部分：材料科学与工程学概论 本部分首先界定了工程材料的范畴，区分了金属、陶瓷、高分子聚合物、复合材料及功能材料等主要类别。我们详细阐述了材料科学与工程学的学科定位，以及它在解决当代工程挑战（如可持续性、轻量化、极端环境服役）中的关键作用。同时，本章深入探讨了材料性能、结构、加工与性能之间的内在联系，构建起理解材料行为的基本“四元图谱”。 重点内容包括： 工程材料的分类与应用领域划分。 材料科学的五个基本要素（结构、性能、制备、加工、应用）。 材料的宏观与微观性能评价指标体系。 --- 第二部分：晶体结构与原子键合 理解材料的最终宏观性能，必须追溯到其最基础的原子排列方式。本部分是全书的理论基石。我们详细解析了各类材料的原子结构，从理想晶体到实际晶体中普遍存在的缺陷。 原子键合： 详细分析了离子键、共价键、金属键和范德华力等基本键合类型，阐释了不同键合性质如何决定材料的熔点、硬度、导电性等基本物理性质。 晶体结构： 重点介绍了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）等常见晶格结构。通过使用三维空间模型和布拉维点阵理论，帮助读者精确计算晶格常数、原子堆积密度（APF）和配位数。 晶体缺陷理论： 深入探讨了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）对材料塑性、强度和导电性的决定性影响。位错的滑移、交滑移和缠结机制被详尽阐述，为后续理解金属塑性变形打下坚实基础。 --- 第三部分：材料的微观结构演变与热力学 本部分将材料科学与相变热力学紧密结合。我们运用相图原理来预测和控制材料的微观结构。 热力学基础： 介绍了吉布斯自由能、化学势等概念，解释了材料体系趋向于最低能量状态的内在驱动力。 相图分析： 详尽讲解了单组元、二元（如Fe-C系、Cu-Ni系）相图的读取与应用。重点剖析了杠杆定律、冷却曲线的绘制与分析，以及共晶、共熔、固溶体等关键相变点的意义。 扩散机制： 深入研究了固态扩散的机理（空位机制和间隙机制），并应用菲克第一和第二定律来定量描述不同温度和浓度梯度下的扩散速率，这是热处理工艺设计的基础。 --- 第四部分：金属材料的性能与加工 金属作为应用最广泛的工程材料，需要重点关注其力学性能和加工工艺。 力学性能测试： 详细介绍了拉伸、压缩、弯曲、冲击（如夏比实验）和硬度测试（布氏、洛氏、维氏）的标准操作规程和数据解读，特别是应力-应变曲线的各个阶段（弹性、屈服、加工硬化、断裂）。 塑性变形与强化机制： 深入分析了金属的加工硬化（冷作强化）、晶粒细化强化（Hall-Petch关系）、固溶强化和沉淀强化等主要的强度提升途径。 断裂力学导论： 引入了材料断裂的基本理论，包括韧性断裂和脆性断裂的特征，以及应力强度因子 ($K_I$) 和断裂韧性 ($K_{IC}$) 的概念，指导工程设计中避免失稳性裂纹扩展。 热处理工艺： 全面介绍退火、正火、淬火、回火等核心热处理工艺，阐明了热处理如何通过控制微观组织（如马氏体、贝氏体、珠光体）来精确调控材料的硬度、韧性和强度。 --- 第五部分：陶瓷与玻璃材料 本部分着重于离子键和共价键主导的无机非金属材料。 结构与性能： 阐述了陶瓷材料的高硬度、高耐磨性、优异的耐高温和耐腐蚀性，同时也探讨了其固有缺陷——脆性。重点分析了氧化物（如氧化铝、氧化锆）、碳化物和氮化物陶瓷的结构特点。 玻璃学基础： 区分了晶体与非晶态结构，详细讨论了玻璃的转变温度、粘度和光学特性。 陶瓷的增韧技术： 专门介绍现代陶瓷工程的关键突破，如利用相变增韧（如部分稳定氧化锆 Y-PSZ）和纤维增强来提高陶瓷的断裂韧性。 --- 第六部分：高分子聚合物材料 高分子材料因其轻质、易加工、可设计性强而广泛应用于国民经济的各个方面。 聚合化学与结构： 解释了加聚反应和缩聚反应，描述了线性、支化、交联等不同分子链拓扑结构。探讨了分子量、分子量分布对材料粘弹行为的影响。 粘弹性与蠕变： 重点分析了高分子材料的独特时间-温度依赖性，引入了蠕变和应力松弛现象，这是设计密封件、结构件的关键考量。 加工与应用： 介绍了注塑、挤出、吹塑等主要成型工艺，并对热塑性塑料和热固性树脂的性能差异进行了对比。 --- 第七部分：复合材料与功能材料前沿 本部分将视野拓展到前沿材料领域。 复合材料基础： 讲解了纤维增强（如碳纤维、玻璃纤维）和颗粒增强复合材料的性能优势，分析了界面对整体性能传输效率的重要性。 功能材料概览： 简要介绍了导电材料（如半导体掺杂机理）、压电材料以及在能源存储（电池电极材料）和环境治理中应用的新型材料。 --- 本书特点： 1. 图文并茂，深度可视化： 包含大量高分辨率的显微结构图像、相图实例和物理模型示意图，帮助读者直观理解抽象概念。 2. 理论联系实际： 每一章末都附有“工程应用案例分析”，将理论知识直接映射到实际工程问题（如飞机起落架材料选择、电子封装材料失效分析）。 3. 习题与自测： 配备了大量计算题和概念问答题，以巩固读者对定量分析方法的掌握。 《工程材料学导论》致力于成为一本既能满足高校本科教学需求，又能作为工程师案头参考的全面性教材。它将引导读者建立起从原子尺度到宏观应用的全景式材料认知体系。

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我是一个对“设计美学”也有所追求的人，在阅读这本《机械设计基础》时，我惊喜地发现它在强调结构可靠性的同时，并没有忽视“经济性”和“可制造性”这两个至关重要的现实因素。很多其他教材只关注于设计出一个“最完美”的结构，却不考虑用通用材料、标准工艺是否能实现，或者成本是否会高得离谱。但这本《机械设计基础》在讲解到铸造、锻造、焊接等成型工艺时，会非常自然地将这些工艺对零件几何形状的限制和要求融入到设计原则中。比如，在设计一个复杂的箱体结构时，它会提醒你注意拔模斜度、圆角半径的选取，这些都是实战中决定一个设计能不能顺利投产的关键细节。这本书的“务实”态度让我非常受用，它教会了我如何在理论的象牙塔和工厂的车间之间架起一座桥梁，理解设计不仅仅是画图，更是成本、时间、材料和工艺的综合权衡。这种全方位的视角，是许多纯理论书籍所欠缺的宝贵财富。

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这本《机械设计基础》的书，说实话，我刚拿到手的时候心里是有点犯怵的。毕竟机械这块，对于我这种工科小白来说，听起来就跟天书差不多。封面设计得倒是挺朴实无华的，一点也不花哨，让人感觉它就是一本正经讲学问的教材。我最开始翻阅的时候，确实被那些复杂的公式和密密麻麻的图纸给震慑住了，什么应力、应变、疲劳极限之类的名词，一堆一堆地往外蹦，感觉自己像是回到了大学课堂上，空气中都弥漫着铅笔和草稿纸的味道。不过，当我耐下心来，跟着目录一步步深入进去后，才发现里面的内容其实是很有条理性的。它不像那种只罗列公式和定理的枯燥读物，而是会结合一些实际的应用场景来解释原理，比如讲到齿轮传动的时候，会配有实际设备中齿轮咬合的剖视图，让你能直观地感受到那些理论是如何转化为实际动力的。特别是关于材料选择和连接件设计的章节，简直是救命稻草，让我这个平时对螺栓、铆钉傻傻分不清的人，终于有了一点方向感。总的来说，这本书的深度是足够的，但叙述的节奏感把握得不错，不会让人一下子就掉进知识的深渊里爬不出来，适合需要打好坚实理论基础的工程师新人。

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初读这本书，我最大的感受是它的“严谨性达到了某种极致”。对于一些关键的假设条件，比如“小变形假设”或者“平面应变状态”，作者会不厌其烦地在脚注或旁注中强调其适用范围和局限性，这对于培养一个严谨的工程师思维至关重要。我记得在讲到疲劳失效分析时，书中详细对比了S-N曲线的几种常用模型，并且明确指出了每种模型在不同载荷情况下的适用偏差，而不是简单地给出一个统一的公式了事。这种对细节的较真，让我对书中的每一个结论都产生了信任感，因为它仿佛在对读者说：“我把所有可能的边界条件都考虑进去了，你只需要在应用时注意匹配即可。” 另外，全书的排版也体现了这种严谨，图表与文字的对应关系非常清晰，没有出现那种让人抓狂的“图在下一页，文字在这里”的情况。读完后感觉就像是接受了一次系统而彻底的“理论大扫除”，许多过去模糊不清的概念都被梳理得井井有条，为后续学习更高级的有限元分析或者专业机构设计打下了极其稳固的基石。

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我是在一个项目组里被同事“强行安利”这本《机械设计基础》的，当时我负责的那个环节出了点小问题，涉及到某个传动轴的载荷计算，旧资料翻得一团乱麻都没搞清楚。拿到这本新书后，我直接跳到了那几个关键章节去查阅。这本书的编排逻辑非常“工程师导向”，它不是按照学科的理论发展顺序来走的，而是更倾向于“解决问题”的流程。比如，它把“运动分析”和“动力学分析”放在了靠前的位置，让你先建立起对机械系统整体运动的感知，然后再去深究每一个零件的受力情况。这一点我特别欣赏，因为在实际工作中，我们往往是先看到一个现象（比如振动、断裂），然后才回溯去寻找理论支撑。书里对各种机构的设计和分析都有详细的步骤说明，配图清晰且标注明确，尤其是那些关于机构运动分析的图解，简直是教科书级别的标准范本。我尤其喜欢它在讨论到滑动轴承和滚动轴承的选型与润滑时所采用的对比分析法，用一张表格就把两种轴承的优缺点、适用工况展示得清清楚楚，省去了我大量在不同章节间来回翻阅对比的时间，效率提升了不少。

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说实话，这本书对我来说更像是一本“工具手册”而不是纯粹的“理论著作”。我接触机械设计的时间不算短了，但总感觉自己停留在“知道怎么用”而“不明白为什么”的层面。阅读《机械设计基础》的过程中，我发现它在基础理论的推导上做了大量的简化和清晰化处理。很多我以前只能死记硬背的经验公式，在这本书里都能找到其背后的力学原理和假设条件。例如，在弹性力学的入门部分，作者没有过多纠缠于复杂的张量分析，而是通过直观的受力模型和能量守恒原理来引导读者理解为什么会产生应力集中。这让我茅塞顿开，原来那些看起来高深莫测的公式，本质上都是对客观世界的一种数学描述。此外，书中还穿插了一些历史上的经典设计案例，比如早期的蒸汽机连杆机构优化过程，这些“活的”案例比单纯的理论推导更能激发学习的兴趣，让人感到机械设计并非是静止的知识点，而是一门不断演进的动态学科。

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