机械基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:李世维 编

出品人:

页数:180

译者:

出版时间:2001-7

价格:15.70元

装帧:

isbn号码:9787040198102

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 机械基础
• 机械原理
• 机械设计
• 工程力学
• 材料力学
• 制造技术
• 机械制图
• 工业工程
• 机械设备

《现代材料科学与工程：从原子尺度到宏观应用》 图书简介 本书是一部全面深入探讨现代材料科学与工程领域的专业著作，旨在为材料学、化学、物理学、机械工程及相关学科的本科生、研究生以及科研人员提供一个系统、前沿且实用的知识框架。本书的视角超越了传统材料学科的范畴，将基础理论、前沿研究与实际工业应用紧密结合，重点关注材料的微观结构、性能调控、制备工艺以及面向未来挑战的应用前景。 第一部分：材料科学的基石与前沿 本部分奠定读者对材料科学基本原理的理解，并引介当前的研究热点。 第一章：晶体结构与缺陷工程 详细阐述了晶体结构的基本概念，包括晶系、布拉维点阵、密堆积等。重点深入探讨了材料中的各类晶体缺陷——点缺陷（如空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（如位错）、面缺陷（如晶界、孪晶界）及其对材料宏观力学、电学和光学性能的决定性影响。此外，本章还涵盖了利用先进技术（如高分辨透射电镜HRTEM）对缺陷进行精确定量分析的方法，并介绍了如何通过热处理和成分设计主动调控缺陷的浓度和分布，以优化材料性能。 第二章：热力学与相变动力学 本章聚焦于材料科学中的热力学驱动力与相变速率控制。从吉布斯自由能出发，系统分析了二元及多元体系的相图构建原理，包括固溶体、化合物的形成条件。详细讨论了扩散理论在材料学中的应用，特别是Fick定律及其在热处理过程中的体现。重点解析了成核与长大机制，区分了形核控制过程（如冷却结晶）与扩散控制过程（如析出强化），并引入了非平衡热力学和相场模拟方法在预测复杂微观结构演变中的作用。 第三章：电子结构与功能材料 本部分是连接微观结构与宏观电磁性能的核心。从量子力学基础出发，系统阐述了能带理论，区分了导体、半导体和绝缘体的本质差异。重点剖析了半导体材料的掺杂机制、载流子输运特性，以及PN结的形成原理和应用。在功能材料方面，本书深入探讨了铁电、压电、磁性材料（如永磁体、磁记录材料）的微观磁畴结构与宏观磁滞回线之间的关系，并对超导材料的机理和潜在应用进行了前瞻性介绍。 第二部分：先进材料的制备与性能调控 本部分侧重于现代材料工程中的关键技术和性能实现路径。 第四章：先进陶瓷的精密合成与增韧技术 陶瓷材料因其优异的耐高温、耐腐蚀性能而备受关注。本章详细介绍了氧化物、非氧化物（如氮化物、碳化物）陶瓷的粉体制备方法，包括溶胶-凝胶法、气相沉积法。着重探讨了高精度烧结技术（如热压、放电等离子烧结SPS）对晶界致密化和晶粒尺寸控制的重要性。针对陶瓷的脆性问题，本书系统介绍了裂纹偏转、桥接、微裂纹等多种增韧机制，并分析了引入纤维、晶须或纳米颗粒增强的复合陶瓷体系的力学响应。 第五章：高分子材料的结构-性能关系 高分子材料的复杂性在于其从原子到宏观尺度的多尺度结构。本章首先回顾了高分子的合成方法（如逐步聚合、自由基聚合），重点分析了分子量分布、链缠结和拓扑结构（线性、支化、交联）对粘弹性能的影响。深入探讨了聚合物的玻璃化转变温度($T_g$)和熔点($T_m$)的测定与调控。此外，本章涵盖了形状记忆聚合物、导电高分子以及生物可降解高分子的设计原理和应用案例。 第六章：纳米材料的特性与界面科学 纳米科学是当前材料研究的前沿焦点。本章阐述了“尺寸效应”如何改变材料的本征性质，特别是量子尺寸效应在半导体量子点中的体现。详细介绍了碳纳米管、石墨烯及其衍生物的结构、电子特性和机械强度。本部分的核心在于界面科学，讨论了颗粒-基体界面、薄膜-衬底界面的能带匹配、应力传递以及对复合材料整体性能的影响。对表面能、润湿性和自组装现象也进行了深入的理论剖析。 第三部分：面向未来的结构设计与应用 本部分将理论和制备技术升华至工程应用层面，强调材料的智能化与可持续性。 第七章：先进复合材料的力学行为与界面设计 复合材料是实现材料性能“超越”的有效途径。本章将经典的混合律与更先进的微力学模型（如Mori-Tanaka模型）相结合，用以预测纤维增强、颗粒增强复合材料的有效模量和强度。重点分析了不同类型的界面（强结合、弱结合）对疲劳损伤积累和断裂韧性的影响。此外，本书对自修复复合材料、智能阻尼材料的设计理念进行了探讨。 第八章：材料的服役行为与可靠性 材料的长期稳定性和可靠性是工程应用的关键。本章深入剖析了材料在复杂服役环境下的失效机制，包括：疲劳（低周疲劳、高周疲劳）、蠕变和应力腐蚀开裂（SCC）。对材料的氧化和腐蚀动力学进行了详细的电化学分析。着重强调了计算材料学在预测材料寿命、建立损伤模型（如断裂力学）中的应用。 第九章：增材制造（3D打印）中的材料科学挑战 增材制造（AM）对材料的组织和性能提出了新的要求。本章聚焦于激光选区熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）过程中金属粉末的熔化、快速凝固和再结晶过程。分析了AM特有的快速冷却速率导致的非平衡态微结构，以及残余应力、孔隙率对最终部件力学性能的影响。并讨论了如何通过优化工艺参数和使用新型合金粉末来控制各向异性问题。 第十章：可持续性材料与循环经济 本章面向未来，关注环境责任和资源效率。详细介绍了生物基与可降解高分子材料的最新进展，以及用于能源储存和转换的先进电极材料（如锂离子电池正负极、燃料电池催化剂）。最后，本书探讨了材料的回收、再利用技术，以及如何通过“摇篮到摇篮”的设计理念，实现材料全生命周期的环境友好性。 总结 本书的结构设计严谨，内容覆盖面广，理论深度适中，并辅以大量的实际案例和现代研究进展，旨在培养读者运用跨学科知识解决复杂材料工程问题的能力。它不仅是系统学习材料科学的理想教材，也是科研人员拓展视野、追踪学科脉搏的重要参考读物。

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