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出版者:西北工大

作者:石春成

出品人:

页数:156

译者:

出版时间:2007-5

价格:17.00元

装帧:

isbn号码:9787561222188

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《现代材料科学导论》 内容简介： 本书旨在为读者全面而深入地介绍现代材料科学的核心概念、基本原理、研究方法以及前沿进展。材料科学是理解物质结构、性能、加工和应用之间相互关系的交叉学科，其研究成果是推动现代科技发展的基石。从微观的原子结构到宏观的器件性能，材料科学的研究贯穿始终，为从航空航天到生物医学，再到能源和电子学的各个领域提供了关键支撑。 全书共分为十章，结构清晰，逻辑严谨，内容涵盖了材料科学的广阔领域。 第一章：材料科学概论 本章首先阐述了材料在人类文明发展进程中的重要作用，追溯了材料从石器时代、青铜时代到信息时代的演变历程。接着，详细介绍了材料科学的研究范畴，包括材料的微观结构、宏观性能、加工工艺以及应用特性之间的内在联系。读者将了解到，理解和控制材料的这些方面是实现新材料开发和性能优化的关键。本章还梳理了材料科学与其他学科（如物理学、化学、工程学）的交叉融合，强调了其作为一门综合性学科的地位。 第二章：晶体结构与衍射 本章深入探讨了晶体材料的微观结构。内容从原子键合的类型（如离子键、共价键、金属键、范德伍德键）入手，解释了不同键合方式如何影响材料的力学和物理性质。随后，重点讲解了晶体的基本概念，如晶格、基元、晶胞、晶向和晶面。读者将学习如何使用密勒指数来表示晶面和晶向，并了解常见晶体结构（如体心立方、面心立方、六方密排）的特点。在此基础上，本章详细阐述了X射线衍射（XRD）的基本原理，包括布拉格定律，以及如何利用XRD技术确定晶体结构、测量晶格参数、分析晶体取向和评价晶粒尺寸。 第三章：缺陷与扩散 本章聚焦于晶体材料中的缺陷，这些缺陷虽然在数量上占极少数，但却对材料的宏观性能产生至 বিভ刻的影响。本章详细分类了点缺陷（如空位、填隙原子、取代原子）、线缺陷（如位错，包括刃位错和螺位错）和面缺陷（如晶界、层错）。读者将学习这些缺陷的形成机制、结构特征以及它们如何影响材料的塑性变形、强度和导电性。接着，本章详细讲解了材料中的扩散现象，包括菲克定律，并分析了影响扩散速率的因素，如温度、扩散物质的种类和材料的结构。扩散是材料加工和性能变化的重要驱动力。 第四章：相图与相变 相图是材料科学中极其重要的工具，它描述了在不同温度、压力和组分下，材料所处的稳定相以及相之间的平衡关系。本章首先介绍了相图的基本术语，如相、组分、自由度和杠杆规则。随后，重点讲解了二元相图的类型，如固溶体相图、共晶相图、共析相图等，并通过实例分析了固态相变的动力学过程，包括成核和长大的机制。读者将学会如何解读相图，预测材料在不同热处理条件下的组织演变，并理解相变对材料性能的影响，例如通过热处理来获得所需的硬度和韧性。 第五章：金属材料 本章系统介绍了金属材料的结构、性能和应用。首先，从原子结构和晶体结构的角度解释了金属的导电性、导热性和延展性等基本属性。接着，重点讨论了金属的力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、断裂韧性和疲劳强度，并介绍了影响这些性能的因素，如晶粒大小、合金化和热处理。本章还深入分析了常见金属材料家族，如钢铁（碳钢、合金钢、不锈钢）、铝合金、铜合金、钛合金等，阐述了它们的典型组织、性能特点以及在各个领域的广泛应用，例如航空航天、汽车制造、建筑工程等。 第六章：陶瓷材料 陶瓷材料是一类以无机非金属化合物为主要成分的材料，具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等优异性能。本章从原子结构的角度解释了陶瓷的离子键和共价键特点，以及它们如何导致陶瓷材料的脆性。随后，详细介绍了陶瓷的制备工艺，包括粉体制备、成型、烧结等关键步骤，并探讨了不同工艺对陶瓷显微结构和最终性能的影响。本章还列举了各类陶瓷材料，如氧化物陶瓷（氧化铝、氧化锆）、氮化物陶瓷（氮化硅、碳化硅）、玻璃陶瓷等，以及它们在电子、能源、生物医学和航空航天等领域的应用实例。 第七章：聚合物材料 聚合物是具有高分子量的大分子链结构，表现出独特的力学、热学和化学性能。本章首先介绍了聚合物的分子结构，包括单体、聚合反应、链结构、交联等概念。随后，详细阐述了聚合物的物理状态，如玻璃态、高弹态和熔融态，以及它们与温度和分子结构的关系。本章还探讨了聚合物的力学性能，包括强度、模量、韧性以及蠕变和应力松弛现象。接着，介绍了常见的聚合物类型，如热塑性聚合物（聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）、热固性聚合物（环氧树脂、酚醛树脂）和弹性体，并分析了它们的加工方法和应用领域，如包装、纺织、汽车零部件和电子器件。 第八章：复合材料 复合材料是将两种或两种以上不同性质的材料（基体和增强体）结合而成的材料，其综合性能优于单一组分材料。本章首先介绍了复合材料的基本组成，包括基体材料（如聚合物、金属、陶瓷）和增强材料（如纤维、颗粒、片材）。随后，重点讲解了复合材料的增强机制，包括应力传递、载荷分散等。本章详细分析了不同类型的复合材料，如纤维增强聚合物复合材料（FRP）、颗粒增强复合材料、层状复合材料等，并讨论了它们的制备工艺、性能特点以及在航空航天、体育器材和建筑等领域的突出应用。 第九章：电子与磁性材料 本章专注于具有特殊电学和磁学性质的材料，这些材料是现代电子和信息技术的核心。本章首先介绍了固体的能带理论，解释了导体、半导体和绝缘体之间的区别。随后，详细阐述了半导体材料的性质，包括掺杂、载流子类型和pn结的形成，以及其在二极管、晶体管和集成电路中的应用。接着，本章介绍了磁性材料的分类，如铁磁性材料、反铁磁性材料和顺磁性材料，并解释了磁畴、磁畴壁和磁滞回线的形成。最后，本章还讨论了超导材料和压电材料等其他功能材料的原理和应用。 第十章：材料的制备与加工 本章从宏观角度审视材料的生产和成型过程。本章系统介绍了多种材料的制备技术，如金属的冶炼和铸造、陶瓷的粉末冶金和烧结、聚合物的聚合和成型（如注塑、挤出）、复合材料的铺层和固化等。此外，本章还探讨了材料的改性与表面处理技术，如热处理、冷加工、表面涂层、化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等，这些技术对于优化材料的性能和拓展应用范围至关重要。本章强调了材料制备和加工过程对最终材料性能的决定性影响。 本书的语言力求严谨准确，内容贴近实际，并配有丰富的图表和实例，以帮助读者更好地理解抽象的理论概念。通过学习本书，读者将能建立起坚实的材料科学基础，为进一步深入研究或从事相关领域的工作打下坚实的基础。

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这本书的语言风格简直是教科书界的“清流”，它成功地规避了传统专业书籍那种晦涩难懂、术语堆砌的弊病。作者的文字表达精准而流畅，即便是处理那些极其抽象和复杂的化学反应机理，也能用一种近乎散文般的清晰度来呈现。我感觉作者在写作时，时刻站在初学者的角度去揣摩读者的困惑点，因此，那些关键转折处的解释总是那么到位且富有同理心。它不使用那种故作高深的辞藻，而是用最直白、最规范的科学语言来构建知识体系，这极大地降低了理解的门槛，让学习过程充满了愉悦感。特别是当它需要进行概念区分和类比说明时，所选用的例子和比喻都极具启发性，让原本僵硬的化学概念立刻鲜活了起来，仿佛能亲手触摸到那些分子和原子在发生作用。

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这本书的配套资源和辅助学习设计，展现出一种对现代学习模式的深刻理解。从目录的编排就能看出，它不是孤立地呈现知识点，而是构建了一个多维度的学习生态系统。无论是章节末尾那些精心设计的反思性问题，还是那些引导你进行深入文献检索的提示，都极大地丰富了学习的维度。我发现，它并非要求你死记硬背，而是鼓励你去批判性地思考和主动探索。特别是那些跨学科的引用和案例分析，将化学与材料科学、生物技术等领域进行了巧妙的嫁接，让读者清晰地看到了所学知识在真实世界中的价值和潜力。这种将理论与实践无缝衔接的设计思路，使得学习过程不再枯燥，每一次翻页都像是在为未来的研究和职业生涯添砖加瓦。

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这本书的理论深度和广度令人印象深刻，它似乎成功地在“基础扎实”和“前沿探索”之间架起了一座完美的桥梁。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的逻辑链条，那种层层剥茧、由浅入深的阐述方式，让你感觉自己不是在被动接受信息，而是在参与一个科学发现的过程。它没有简单地罗列公式和定义，而是花了大量的篇幅去解释这些化学原理背后的物理意义和实际应用场景，这极大地提升了学习的内驱力。很多其他教材可能只停留在现象描述层面，但这本书却深入到了微观机制的探讨，即便是对于一些看似成熟的领域，也能提供令人耳目一新的视角。读完一个章节，我常常会有一种豁然开朗的感觉，仿佛打开了一个新的认知窗口，而不是仅仅记住了几个知识点。这种结构性的知识构建能力，是衡量一本优秀教材的关键指标，而它在这方面表现得尤为突出。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉的盛宴，我拿到手的时候就被那种沉稳又不失现代感的封面设计所吸引。内页纸张的选用非常考究，触感温润，拿在手里有一种“值得珍藏”的感觉。排版布局也做得极其用心，章节标题的字体选择和正文的字号大小都经过了精心的平衡，阅读起来毫不费力，即使长时间盯着密密麻麻的文字也不会感到眼睛疲劳。特别是那些关键概念的标注和图表的插入位置，都恰到好处地起到了视觉引导的作用，让复杂的理论结构变得清晰易懂。装订工艺也相当扎实，书脊部分的处理让人感觉这本书经得起反复翻阅和长久使用，绝对不是那种拿来应付考试一学期就束之高阁的快消品。作为一本工具书，它在形式美学上的追求，确实让我感到惊喜，这不仅仅是一本知识的载体，更是一件令人愉悦的阅读物品。这种对细节的极致追求，体现了出版方对专业学习者群体应有的尊重。

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这本书的实用性和工具价值，超出了我最初的预期，它更像是一本可以随时查阅的“化学辞典”与“方法论手册”的结合体。那些关于实验设计原则和数据分析方法的章节，写得尤其精炼和实用，提供了大量可以直接应用于实际科研工作中的操作指南和注意事项。我甚至发现，它在处理一些领域前沿的争议性问题时，也展现了极大的客观性和平衡性，没有偏袒任何一家之言，而是提供了多视角的分析框架，这对于培养严谨的科学态度至关重要。对于正在进行毕业设计或者参与小型项目的学生来说，这本书提供的不仅仅是基础知识的支撑，更是一种解决实际问题的思维框架。它使得学习过程从“知道”升级到了“做到”，这种从理论到实践的无缝过渡，是任何一本优秀的专业教材都梦寐以求的成就。

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