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出版者:广西师范大学出版社

作者:王屹 编

出品人:

页数:101

译者:

出版时间:2004-1

价格:7.90元

装帧:

isbn号码:9787563348145

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现代材料科学与工程基础：从微观结构到宏观性能的探索 本书简介 《现代材料科学与工程基础：从微观结构到宏观性能的探索》旨在为材料科学与工程领域的初学者和进阶学习者提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架。本书突破了传统材料学教材侧重于单一材料类别的局限，采取了跨学科、系统性的方法，深入剖析了材料的微观结构、性能、加工与应用之间的内在联系。全书内容紧密围绕现代工程需求，强调理论指导实践、实验验证理论的核心思想。 第一部分：材料科学的基石 本部分聚焦于构建材料科学理解的底层逻辑。 第一章：材料的本源与分类 本章首先界定了“材料”在现代社会中的核心地位，并追溯了材料从自然资源到工程实体的演变历程。我们系统地梳理了现代材料的四大主要分类：金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。重点阐述了材料分类的动态性——随着纳米技术和智能材料的发展，传统分类的边界正日益模糊。我们引入了“结构-性能-加工-应用”的闭环思维模型，为后续章节的学习打下基础。 第二章：晶体结构与缺陷 这是理解材料行为的物理基础。本章详尽介绍了晶体结构的基本概念，包括晶格、晶胞、晶向和晶面。我们深入探讨了七大晶系（如立方系、六方系等）的特点及其对应的原子堆积效率。随后，本书花了大量篇幅讲解材料中存在的晶体缺陷，这是决定材料宏观性能的关键因素。缺陷的分类包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错，重点分析了刃位错和螺位错的滑移机制）和面缺陷（晶界、孪晶界）。通过定量分析，揭示了缺陷浓度如何影响材料的力学响应和扩散行为。 第三章：材料的热力学与相图 材料的稳定性和相变过程由热力学定律严格控制。本章介绍了材料体系的热力学基础，包括吉布斯自由能、焓变和熵变。核心内容是相图的解读与应用。我们详细分析了一元、二元相图（如杠杆定律、冷却曲线分析），特别是铁碳合金相图（Fe-Fe3C）的构造原理、关键温度点和不同相区的微观组织（如奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体）。讨论了相平衡与非平衡相变（如扩散控制的相变和快速凝固技术）对最终材料性能的决定性影响。 第二部分：性能的微观调控 本部分深入剖析了不同工程性能的微观机制，并介绍了如何通过材料设计来优化这些性能。 第四章：力学性能的本质 本章系统阐述了材料抵抗外力作用的能力。内容涵盖弹性形变（胡克定律与杨氏模量）、塑性形变（位错运动与加工硬化）、屈服强度、拉伸断裂（韧性与脆性断裂的机制差异）。特别关注了疲劳（S-N曲线、疲劳裂纹萌生与扩展）和蠕变（高/低温下的时间依赖性变形）。本书通过引入先进的断裂力学概念，如应力强度因子和断裂韧度（KIC），指导读者如何评估材料在复杂应力状态下的可靠性。 第五章：电学、磁学与光学性能 本章横跨材料物理的多个领域。在电学方面，详细比较了导体、半导体和绝缘体中的电荷载流子传输机制（能带理论的直观应用）。在磁学方面，区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性和反铁磁性，并深入解析了磁畴、磁滞回线和软/硬磁材料的应用。光学性能部分则关注材料对光的吸收、透射和反射，重点介绍介电材料在电容器和传感器中的作用。 第六章：材料的腐蚀与防护 腐蚀是工程应用中的主要挑战之一。本章从电化学角度解释了金属腐蚀的机理，包括阳极溶解和阴极反应。分类介绍了不同类型的腐蚀，如均匀腐蚀、点蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。防护措施被分为牺牲阳极保护、外加电流保护、表面涂层（如氧化物层、聚合物涂层）以及缓蚀剂的应用，强调了环境因素在腐蚀过程中的主导作用。 第三部分：加工、合成与前沿技术 本部分将理论知识与实际的材料制造和创新技术相结合。 第七章：材料的加工成型技术 本章重点介绍如何将原材料转化为具有特定形状和尺寸的工程部件。涵盖了塑性加工（锻造、轧制、挤压）、铸造技术（砂型铸造、精密铸造）以及粉末冶金方法。对于高分子材料，阐述了注塑、挤出和吹塑成型过程中的流变学控制。此外，还引入了增材制造（3D打印）技术，分析了其对材料微观结构和力学性能带来的独特影响。 第八章：材料的表面工程与改性 为了提升材料的表面性能（如硬度、耐磨性、抗腐蚀性），本章探讨了各种表面改性技术。内容包括热处理（退火、正火、淬火、回火对钢组织的影响）、热化学处理（渗碳、渗氮）以及先进的表面沉积技术，如物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。特别是对陶瓷和金属涂层的界面结合机制进行了深入探讨。 第九章：先进与功能材料概述 本章展望了材料科学的前沿领域。重点介绍了复合材料（如纤维增强金属/陶瓷/聚合物基复合材料）的设计原则及其带来的超高比强度和比模量。此外，对纳米材料（量子点、碳纳米管、石墨烯）的尺寸效应和独特性能进行了介绍。最后，探讨了智能材料，如形状记忆合金、压电材料和自修复材料，它们在传感器、驱动器和仿生工程中的应用潜力。 总结 本书结构严谨，逻辑清晰，不仅教授了材料科学的基础知识和分析工具，更注重培养读者运用这些知识解决复杂工程问题的能力。通过大量的实例分析和图表说明，读者将能够建立起从原子尺度到宏观部件性能的完整认知链条，为未来在航空航天、电子信息、生物医学等高技术领域的发展奠定坚实的基础。本书适合作为高等工科院校材料科学与工程、机械工程、化学工程等专业的教材或参考书。

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这本书在实用性和前沿性上存在明显的短板。它似乎固守着几十年前的教学大纲，对近年来化学领域，尤其是应用化学和材料科学方面的最新进展几乎没有涉猎。当我尝试将其中的理论知识应用到解决一些近期的科研案例时，发现书本上的数据和模型已经显得陈旧甚至有些偏差。教学的目的是为了指导实践，但这本书给出的“指导”却像是给一个现代化的工厂提供了蒸汽时代的蓝图，缺乏对当前行业热点和尖端技术的跟进。如果仅仅是作为历史资料来研读或许尚可，但要作为一本“学习指导”来应对现代化学的挑战，它的时效性明显不足，让人感到抓不住时代脉搏。

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这本书的习题设计与实际应用脱节得相当严重。大量的练习题都停留在机械的、公式化的套用层面，侧重于记忆和简单的计算，对于培养学生的批判性思维和解决复杂、开放性问题的能力几乎没有任何助益。很多题目设计得非常刻意，只为考察某个特定的公式，而脱离了真实的化学情境。我期待的是那些能激发我深入思考，需要整合多学科知识才能攻克的难题，而不是那些可以通过简单查表就能得出答案的“填鸭式”练习。学习的最终目标是将理论转化为解决实际问题的能力，但这本“指导”似乎更倾向于制造只会解标准化试卷的“做题机器”，实在让人失望。

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这本书的语言风格极其晦涩难懂，简直就是一本用天书写成的化学教材。作者似乎沉浸在自己深奥的理论世界里，完全没有考虑到初学者或者即便是对化学有一定基础的读者可能会遇到的理解障碍。每一个概念的阐述都充满了冗长、绕口的从句和不常用的专业术语，即便是查阅了大量参考资料，很多关键的转折和逻辑推导依然显得含糊不清，让人抓不住重点。更要命的是，例题的解析部分，步骤跳跃性极大，总是在关键的计算环节戛然而止，留给读者大量的“自行脑补”空间，这对于需要循序渐进学习的学科来说，无疑是一种折磨。读完一章，我感觉脑子里装满了未消化的信息块，而不是清晰的知识体系。

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这本书的排版简直是一场视觉的灾难，拿到手里，首先映入眼帘的是那灰蒙蒙的纸张，仿佛是从陈旧的档案室里直接拿出来的，毫无新意可言。内页的字体大小不一，有时候密集得让人喘不过气，有时候又稀疏得让人觉得是不是漏印了什么。更别提那些插图了，线条粗糙得像是用蜡笔随便涂抹上去的，根本无法清晰地展示复杂的化学结构，让我不得不频繁地对照网络上的高清图谱才能勉强理解。阅读过程中，我的眼睛经历了数次“疲劳轰炸”，不得不频繁地揉捏放松，这种糟糕的阅读体验，严重影响了学习的效率和心情，真希望作者和出版社能正视一下审美和用户体验的重要性，至少给读者一个干净、清晰的阅读界面，而不是这种仿佛回到上世纪八十年代的粗糙质感。

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从内容组织和结构安排来看，这本书展现出一种令人费解的“碎片化”倾向。章节之间的逻辑衔接非常松散，上一章讲的知识点，在下一章需要用到的时候，作者却假定你已经完全掌握了，没有做任何有效的回顾或关联引导。很多核心概念被分散到不同的角落，需要读者自己去拼凑一个完整的认知框架，这极大地增加了学习的认知负荷。例如，在讨论某个反应机理时，相关的热力学和动力学参数却分散在相隔好几章的内容中，寻找起来异常费力。好的教材应该像一座精心规划的建筑，结构稳固，层层递进，而这本书更像是一堆随意堆砌的砖块，虽然材料尚可，但整体结构混乱不堪，实在不适合系统学习。

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