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出版者:中国建材

作者:王福川 编

出品人:

页数:381

译者:

出版时间:2001-3

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787801590817

丛书系列:

图书标签:

• 建大七年
• 土木工程
• 工程材料
• 建筑材料
• 材料科学
• 混凝土
• 钢材
• 木材
• 沥青
• 水泥
• 土力学

《材料科学与工程基础》 本书致力于为读者提供一个全面而深入的材料科学与工程领域入门知识体系。不同于侧重于特定应用领域的专著，《材料科学与工程基础》将材料的本质、结构、性能以及它们之间相互关联的规律作为核心，旨在构建读者对材料世界宏观到微观的认知框架。 核心内容概览： 材料的原子结构与化学键合： 本章将从最基本的层面出发，深入探讨物质的构成单元——原子，以及原子之间形成化学键的各种形式，如离子键、共价键、金属键和范德华力。理解不同化学键的性质及其对材料宏观性能的影响，是掌握材料科学的基石。我们将详细介绍不同键合类型在晶体结构中的表现，以及它们如何决定材料的硬度、熔点、导电性和导热性等关键属性。 晶体结构与缺陷： 绝大多数固体材料都呈现出有序的原子排列，即晶体结构。本部分将系统介绍常见的晶体结构，如体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密排（HCP）等，并解析它们的原子堆积方式和密实度。更重要的是，我们将重点阐述材料中存在的各种晶体缺陷，包括点缺陷（空位、置换原子、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。这些缺陷的存在，无论是有意引入还是不可避免，都对材料的力学性能、扩散行为以及其他许多物理化学性质产生至凡响的改变。我们将深入探讨位错理论，解释它们如何导致材料的塑性变形，并介绍提高材料强度的方法，如固溶强化、细晶强化和沉淀硬化。 材料的相变与热处理： 材料的性能往往与其所处的相状态及其相变过程密切相关。本章将介绍相的概念、相图的绘制与解读，以及不同相之间的平衡与非平衡转变。重点将放在金属材料的热处理工艺，如退火、正火、淬火和回火。我们将深入剖析这些热处理方法如何通过改变材料的微观组织（如晶粒尺寸、相分布和缺陷密度）来优化其机械性能、硬度和韧性。此外，本书也将触及陶瓷和高分子材料的相变机理。 材料的力学性能： 材料的力学性能是其在受力作用下表现出的行为。本节将详细介绍拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转等基本力学测试方法，以及由此得到的关键力学参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率和断面收缩率。我们将深入探讨应力-应变曲线的各个阶段，解释弹性变形、塑性变形和断裂的机制。同时，还将介绍材料的疲劳、蠕变和断裂韧性等更为复杂的力学行为，并分析影响这些性能的微观结构因素。 材料的电学、磁学与光学性能： 本部分将系统介绍材料在电、磁、光场作用下的响应。在电学方面，我们将区分导体、半导体和绝缘体，并探讨载流子类型、迁移率、电阻率以及霍尔效应等概念。在磁学方面，我们将介绍顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性等磁畴行为，以及永磁体和软磁材料的应用。在光学方面，我们将讨论材料的吸收、透射、反射和折射特性，以及它们在发光二极管（LED）、激光器和光学传感器等领域的应用。 材料的制备与成型工艺： 了解材料的制备与成型技术是实现材料设计与应用的关键。本书将介绍多种经典的材料制备与加工方法，包括但不限于：金属的熔炼与铸造、粉末冶金、金属的塑性成形（轧制、锻造、挤压）、焊接与连接技术。同时，也将涉及陶瓷的成型（如压制、注浆、挤出）与烧结，以及高分子材料的聚合、共混、注塑、挤出等成型工艺。我们将分析不同工艺对材料微观结构和最终性能的影响，为材料工程师在实际生产中的选择提供指导。 高性能材料与未来发展趋势： 随着科技的进步，对材料性能的要求也在不断提高。本章将聚焦于当前和未来发展中的一系列高性能材料，如纳米材料、智能材料（形状记忆合金、压电材料）、复合材料（金属基、陶瓷基、聚合物基）以及生物相容性材料等。我们将探讨这些新型材料的设计理念、制备方法以及在航空航天、能源、医疗、电子信息等领域的广阔应用前景，并展望材料科学与工程的未来发展方向，强调跨学科融合和可持续发展的重要性。 《材料科学与工程基础》旨在为学习者构建一个坚实的知识体系，使其能够理解不同材料的内在联系，并为进一步深入研究或应用打下坚实的基础。本书的编写风格力求严谨而不失清晰，理论与实际相结合，辅以大量的图示和实例，帮助读者建立直观的理解。无论您是初学者、学生，还是希望拓展材料知识面的专业人士，本书都将是您探索材料世界的理想伙伴。

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我必须得说，这本书的理论深度和广度都达到了一个相当惊人的高度。它不仅仅停留在对常见工程材料（比如钢筋、水泥）的机械性能罗列上，而是深入挖掘了这些材料在微观尺度上的本构关系和本征行为。书中对高分子材料在不同应力状态下的老化机理分析，简直可以作为研究生阶段的专题阅读材料了。尤其令我印象深刻的是，它引入了现代计算模拟的结果来佐证实验观察，例如通过有限元分析来解释纤维增强复合材料的界面脱粘过程，这种多学科交叉的视角，极大地拓宽了我的材料认知边界。对于热力学在材料固化过程中的应用阐述得尤为精辟，那些热力学平衡方程和动力学控制方程的推导过程，逻辑严密，每一步都清晰可循，这对于想真正弄懂材料内部变化的读者来说，是无价之宝。它没有回避那些复杂的数学模型，反而将其作为理解材料“为什么是这样”的关键工具，这一点我非常赞赏，它拒绝了肤浅的知识灌输。

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这本书的装帧设计和印刷质量实在让人眼前一亮。封面采用了哑光材质，手感厚实，拿在手里沉甸甸的，透着一股专业和严谨的气质。插图和图表的清晰度非常高，即便是那些复杂的结构示意图和微观形貌照片，细节也展现得淋漓尽致。我记得有几张关于混凝土内部孔隙结构的彩色电镜照片，色彩过渡自然，层次分明，这对于理解材料的内在机理太有帮助了。排版方面，字体选择适中，行距拉得恰到好处，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。章节之间的过渡非常流畅，逻辑性很强。作者在关键概念的引入和解释上，使用了大量的图示辅助说明，这比纯文字的描述要直观得多，尤其是涉及到一些力学性能测试曲线和材料相变过程的图示，简直是教科书级别的范例。侧边栏的“知识点提炼”和“工程应用实例”小框也设计得非常巧妙，既不打断主体阅读的流畅性，又能随时提供即时性的知识巩固和实践联系。这本书的纸张选择也很有讲究，不像有些教材那样反光严重，阅读体验极佳，真心觉得出版社在制作这本书上是下了大功夫的。

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要说这本书的阅读挑战性，那真是“步步惊心”的。它绝不是那种可以轻松翻阅的书籍，它要求读者必须具备扎实的物理化学基础和高等数学功底。我记得有一次我试图跳过其中关于“晶体结构缺陷与扩散”那一章的内容，想直接看后续的性能测试，结果发现后面的材料失效分析完全无法理解，不得不退回来重新啃那几页密集的晶格模型图和扩散系数的指数函数表达式。作者的写作风格非常凝练，很多地方的表述极为紧凑，一个长句常常涵盖了多层含义，需要反复阅读才能捕捉到所有的细微差别。这迫使我不得不放慢速度，甚至需要准备草稿纸来推演其中的一些假设前提。这本书更像是引导你去“思考”材料，而不是让你被动地“接受”知识，它对读者的主动探索精神要求极高，但一旦你攻克了一个难点，那种成就感是无与伦比的。

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这本书最让我感到意外的是它对材料可持续性和绿色建筑理念的融入程度。在讨论传统水泥基材料的能耗和碳排放问题时，作者并没有止步于简单的罗列数据，而是详细分析了替代胶凝材料（如地聚合物）的微观结构演变路径及其长期稳定性挑战。书中有一章专门探讨了如何利用工业废渣，通过特定的活化工艺，达到与传统水泥相媲美的力学性能，并且对这种新材料的长期抗渗性和耐酸碱性进行了深入的对比研究。更重要的是，它还讨论了材料全生命周期的成本效益分析，将环境成本也量化进去，为工程师在材料选择时提供了更全面的决策框架。这种前瞻性的视野，让我意识到材料科学已经远远超出了单纯的强度和耐久性范畴，它肩负着更宏大的社会责任。这本书成功地将前沿的环保思潮与严谨的工程技术紧密结合在了一起，令人深思。

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这本书的实用性和案例的贴合度，简直是为一线工程师量身定做的。我尤其关注其中关于“非常规”材料性能评估的部分。例如，书中详细阐述了如何根据现场取样数据，快速反推出旧混凝土结构的残余耐久性指标，并给出了相应的修正系数表格，这些都是标准规范里不常涉及的“野路子”经验。对于现场常见的质量控制问题，比如搅拌不均导致的强度波动，它从化学反应动力学的角度给出了可能的原因分析，并提出了具体的预防措施，而不是简单地归咎于操作不规范。我尝试着用书里介绍的某种基于波速测量的无损评估方法，去校核我们工地上一个旧梁的健康状况，结果发现其评估精度远高于我们以往依赖的经验判断法。这种直接能转化为生产力、解决实际工程难题的内容组织方式，让这本书的价值瞬间提升了好几个档次，它绝不是一本高高在上的学术著作，而是真正的“工具书”。

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