具體描述
材料力學是工科院校普遍開設的一門重要學科基礎課，是一門實踐性很強的技術基礎課，是構築工程技術根本的基礎知識。該課程的教學內容及教學效果對於工程設計知識的建立乃至學生的培養質量都有深刻的影響。《材料力學實驗與課程設計》是與材料力學課程教學配套的實踐教材。
本書認真貫徹“高等工業學校材料力學課程教學基本要求”，緊密結閤“高等教育麵嚮21世紀教學內容和課程體係改革計劃”，包括材料力學實驗及課程設計兩部分內容。全書的體係、結構、章節都是根據材料力學課程教學大綱的內容和要求編寫，適用於高等工科院校各專業學生使用。
《現代工程材料的微觀結構與性能調控》 書籍簡介 本書深入探討瞭現代工程材料領域的前沿課題，聚焦於材料的微觀結構如何決定其宏觀力學、熱學、電學及化學性能，並係統闡述瞭通過精確調控微觀結構來實現材料性能優化的先進方法。全書內容緊密圍繞材料科學的核心理念展開，旨在為材料工程師、科研人員及高年級本科生提供一個全麵而深入的知識框架。 第一部分：材料微觀結構的精細錶徵與理解 本部分奠定瞭理解材料性能基礎的微觀視角。 第一章：晶體結構與缺陷的電子顯微學分析 本章詳細介紹瞭透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）及其配套的能譜分析（EDS）和電子背散射衍射（EBSD）技術在材料微觀結構錶徵中的應用。重點討論瞭如何利用高分辨率TEM（HRTEM）解析晶格畸變、晶界結構及納米尺度相的形貌。我們深入探討瞭點缺陷、位錯、堆垛層錯等不同類型晶體缺陷在材料塑性變形、斷裂韌性及疲勞行為中的關鍵作用。書中通過大量真實材料的電鏡圖譜案例，展示瞭如何將二維成像信息轉化為三維結構認知。 第二章：固態材料的熱力學與相變動力學 本章聚焦於材料體係的熱力學穩定性以及相變過程的驅動力和速率控製機製。詳細闡述瞭吉布斯自由能、化學勢在多組分多相體係中的應用，並引入瞭非平衡熱力學的概念來解釋快速冷卻、高熵閤金形成等非傳統過程。相變動力學部分，重點分析瞭形核理論（如經典形核理論CCT/TTT麯綫的建立）與長大機製（如擴散控製型、界麵控製型）。書中對比瞭擴散相變（如析齣相形成）與無擴散相變（如馬氏體轉變）的本質區彆，並探討瞭應力場如何影響相變界麵遷移。 第三章：先進光譜技術在界麵化學分析中的應用 本章探討瞭如何利用X射綫光電子能譜（XPS）、俄歇電子能譜（AES）和拉曼光譜技術對材料錶層和界麵的化學態、鍵閤結構及元素分布進行定量和定性分析。重點介紹瞭這些技術如何用於研究氧化物層的形成機理、薄膜沉積過程中的界麵反應，以及催化劑材料活性位點的識彆。對於錶麵敏感度差異的討論，有助於讀者選擇最閤適的錶徵手段來解決特定的界麵問題。 第二部分：基於結構控製的性能調控策略 本部分將微觀理解轉化為宏觀性能的工程化設計，是全書的實踐核心。 第四章：通過晶粒尺寸工程實現超高強度與韌性協同 本章係統闡述瞭霍爾-佩奇（Hall-Petch）關係在納米晶材料中的局限性及修正模型。核心內容圍繞如何通過晶粒細化技術（如高能球磨、嚴重塑性變形SPD、快速凝固）來提升材料的屈服強度。更重要的是，本章深入探討瞭如何通過引入“梯度結構”或“多相納米復閤結構”來剋服傳統細晶材料在韌性上的不足，實現強度與均勻伸長率的協同優化。對比分析瞭孿晶誘導塑性（TWIP）和相變誘導塑性（TRIP）效應在提高極端載荷下的吸能能力中的機製。 第五章：位錯管理與疲勞壽命的精確預測 疲勞是現代結構失效的主要原因之一。本章將位錯動力學與疲勞損傷聯係起來。詳細分析瞭循環加載下位錯的動態行為，包括滑移帶的形成、纍積損傷的微觀錶徵（如疲勞微裂紋的萌生和擴展）。本章引入瞭先進的疲勞壽命預測模型，如基於應變幅值的Manson-Coffin關係和基於應力強度的Basquin關係，並結閤損傷纍積的本構模型，指導讀者如何設計具有長疲勞壽命的構件，特彆是針對高周疲勞和低周疲勞工況。 第六章：功能材料的電子結構與性能優化 本章麵嚮電子、光電和能源材料。從能帶理論齣發，解釋瞭半導體材料的摻雜對導電性的影響，以及異質結界麵對載流子分離效率的調控作用。重點討論瞭壓電材料中電疇壁運動與宏觀極化的關係，以及如何通過外部電場或機械應力來優化其機電耦閤係數。在電池材料方麵，深入剖析瞭離子擴散路徑的晶界阻礙效應，以及如何通過結構設計（如構建快速離子導體通道）來提升電化學性能。 第三章：先進製造技術對材料微觀結構的影響與控製 本部分關注增材製造（AM）和錶麵工程技術如何重塑材料的微觀世界。 第七章：增材製造中的冶金過程與殘餘應力控製 本書詳細分析瞭選擇性激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）等增材製造工藝中，快速凝固和劇烈的溫度梯度對金屬材料微觀組織的影響，如形成枝晶結構、偏析和空隙缺陷。重點探討瞭殘餘應力在打印過程中纍積的機製，以及如何通過優化掃描策略、預熱溫度和後處理退火來消除這些應力，從而保證打印件的尺寸精度和力學性能的均勻性。 第八章：錶麵改性技術對耐磨損和耐腐蝕性能的提升 本章聚焦於通過錶麵工程手段實現材料錶麵與體相性能的解耦。係統介紹瞭離子注入、PVD/CVD塗層技術、激光熔覆等工藝。深入分析瞭硬質塗層（如類金剛石DLC、氮化鈦TiN）與基體材料之間的界麵結閤強度及其對磨損機理的影響。對於腐蝕防護，本章闡述瞭如何通過形成緻密的、鈍化的錶層結構來有效阻礙電化學反應的發生，從而顯著提高材料在苛刻環境下的使用壽命。 本書通過理論闡述與工程實踐的緊密結閤，旨在為讀者提供一套係統化的材料設計與調控工具箱，助力解決當代工程領域麵臨的復雜材料挑戰。
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