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出版者:国防工业

作者:胡忆沩编著

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-01-01

价格:35.0

装帧:

isbn号码:9787118018097

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《材料科学基础与应用》 图书简介 主题领域： 材料科学、固体物理、化学工程 目标读者： 材料学、化学工程、机械工程、物理学、化学等相关专业的高年级本科生、研究生，以及从事材料研发、生产和应用的技术人员。 内容概述： 《材料科学基础与应用》是一部全面、深入探讨现代材料科学核心原理、结构、性能、制备及应用领域的前沿教材与参考书。本书旨在为读者构建坚实的理论基础，并展示材料科学如何与工程实践紧密结合，推动现代工业和社会的发展。全书内容体系严谨，逻辑清晰，覆盖了从微观原子结构到宏观材料性能的完整链条。 第一部分：材料的微观结构与性能基础 本部分是全书的理论基石，重点阐述决定材料宏观性能的微观机制。 第一章：晶体结构与缺陷 详细介绍了晶体学的基本概念，包括晶格、晶胞、布拉维点阵、密堆积结构（FCC、BCC、HCP）等。深入讨论了晶体结构对材料力学、电学和光学性能的根本影响。重点分析了晶体缺陷的类型——点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）——及其在材料塑性变形、扩散、强化机制中的核心作用。引入了电子衍射和X射线衍射（XRD）在结构分析中的应用原理。 第二章：材料中的化学键与能带理论 探讨了原子间结合的本质，包括离子键、共价键、金属键和范德华力，并根据键的性质预测材料的宏观特性（如熔点、硬度）。系统阐述了固体能带理论，区分了导体、半导体和绝缘体的能带结构，解释了费米能级、有效质量等关键概念。这为理解材料的电学和热学行为奠定了基础。 第三章：扩散与相变动力学 聚焦于原子在固体中的迁移过程——扩散。详细分析了扩散的机理（包括晶格扩散、晶界扩散和快速通道扩散），并阐述了Fick定律在工程计算中的应用，特别是热处理和表面改性中的作用。相变部分探讨了热力学驱动力（如吉布斯自由能）和动力学控制下的相变过程，如析出相的形核与长大、固态相变（如贝氏体转变）的机制。 第二部分：结构材料的力学行为 本部分集中于解释金属、陶瓷和高分子等结构材料如何在外力作用下表现出变形、断裂和疲劳特性。 第四章：弹性与塑性变形 从连续介质力学的角度引入应力与应变的概念，详细讲解胡克定律及材料的弹性模量。深入分析了位错运动是宏观塑性变形的微观根源。探讨了加工硬化、固溶强化、晶界强化（Hall-Petch关系）等主要的金属强化机制。 第五章：断裂力学基础 系统介绍了宏观断裂的理论框架。首先从Griffith的能量平衡观点出发，过渡到线弹性断裂力学（LEFM）中的应力强度因子、断裂韧性($K_{IC}$)等关键参数。随后，深入探讨了弹塑性断裂力学（如J积分、裂纹尖端张量场），并讨论了脆性断裂、韧性断裂、疲劳裂纹萌生与扩展的物理过程和寿命预测模型。 第六章：材料的疲劳与蠕变 疲劳是结构失效的主要原因之一，本章详细分析了低周疲劳（基于应变）和高周疲劳（基于应力）的S-N曲线和Basquin关系。重点讨论了疲劳损伤的累积模型和疲劳极限的确定方法。蠕变部分则关注材料在高温、恒定载荷下的长期变形行为，涉及稳态蠕变率的理论模型（如Norton定律）及其在高温工程设计中的应用。 第三部分：功能材料的特性与设计 本部分拓宽了材料科学的范畴，涵盖了对电、磁、光学性能起决定性作用的材料。 第七章：电学与半导体材料 深入探讨了电导率、电阻率、介电常数等电学参数的来源。在半导体部分，详细分析了本征半导体和杂质半导体（n型和p型），晶体管、集成电路中的载流子输运机制，并介绍了新型氧化物半导体和导电聚合物的特性。 第八章：磁性材料与应用 阐释了磁性的微观起源，包括朗之万理论、居里温度和不同磁畴的形成。全面分类并分析了软磁材料（如铁氧体、坡莫合金）和硬磁材料（如NdFeB）的磁滞回线特征、磁化机制及其在电机、存储设备中的应用。 第九章：光学与压电材料 分析了光与物质的相互作用，包括吸收、发射、散射和折射。重点介绍了透明陶瓷、光纤材料的传输特性，以及半导体激光器的工作原理。压电材料部分讲解了电场与机械形变之间的耦合效应，讨论了其在传感器和换能器中的应用。 第四部分：先进材料制备与加工 本部分关注如何将基础理论转化为实际可用的材料形态。 第十章：金属材料的热处理工艺 详细介绍钢铁材料的关键热处理过程，如退火、正火、淬火和回火。深入解析了奥氏体分解过程，碳化物析出对强度的影响，以及马氏体相变。此外，还涉及表面硬化技术（如渗碳、氮化）的原理和工艺控制。 第十一章：粉末冶金与陶瓷加工 阐述了粉末的制备（雾化法、化学法）、成型技术（压制、流延）和烧结过程。烧结过程的致密化机理、液相烧结的优势以及孔隙率对最终性能的影响是本章的重点。陶瓷的晶界控制和先进烧结技术（如放电等离子烧结，SPS）也有涉及。 第十二章：高分子材料的合成与性能 从聚合反应（加成聚合、缩合聚合）的角度介绍高分子链的形成。重点讨论了聚合物的分子量分布、构型（顺式/反式）对材料力学性能的影响。详细分析了高分子的粘弹性行为、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的测试与意义，以及交联网络对手感和稳定性的作用。 总结与展望： 本书最后章节总结了材料科学的交叉性本质，并展望了纳米材料、生物医用材料以及可持续发展材料（如储能材料）等前沿领域的研究方向和挑战，强调了材料设计与计算模拟（如第一性原理计算）在未来材料创新中的核心地位。 全书配有大量工程实例和习题，以帮助读者巩固理论知识并将其应用于解决实际工程问题。 《材料科学基础与应用》力求成为材料科学领域内一本内容权威、结构完整、与时俱进的权威性参考书。

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作为一名长期与设备维护和故障诊断打交道的技术人员，我通常更青睐那些能快速解决现场问题的“急救手册”。这本书虽然内容涵盖面极广，但令人惊喜的是，它在故障诊断和预防性维护方面的章节，条理清晰，信息密度极高。作者没有把重点放在制造环节，而是将大量的篇幅放在了“如何确保它能长期稳定运行”这一关键命题上。书中列举了大量的典型失效模式的图示和对应的检查清单，这简直就是我工作台上的“活地图”。每当我面对一个难以定位的渗漏问题时，我能迅速在书中找到类似的案例描述，并对比我正在检查的部件的运行特征，往往能立刻锁定问题的大致方向。这种直接服务于现场操作的实用性，远超出了我预期的纯理论书籍的范畴。它不仅教会了我“是什么”，更重要的是教了我“为什么会这样”和“如何立即应对”，对于一线技术人员来说，这份价值是无可估量的。

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这本书的逻辑构建有一种令人信服的严密性，读起来的感觉像是跟随一位顶尖的架构师在搭建一座复杂的工业建筑。从基础的物理原理切入，逐步过渡到材料科学的精妙选择，再到具体的结构设计和装配公差的控制，每一步的逻辑衔接都自然且无可指摘。我尤其喜欢作者在阐述设计迭代过程时的写法，他坦诚地展示了哪些“看似完美”的设计最终在实际运行中暴露出致命缺陷，以及工程师们是如何通过反复试验和数据反馈最终锁定最优解的。这种“失败也是知识”的叙事角度，极大地降低了初学者面对复杂工程挑战时的心理压力。它传达的信息是：工程是一个不断试错和优化的过程，而这本书就是你手中的导航仪，能帮你少走很多弯路。阅读过程中，我常常会停下来，在脑海中模拟书中描述的那个装配流程，这种主动思考的参与感，是阅读其他理论书籍时很难获得的体验。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那深邃的蓝色调搭配着银色的烫金字体，散发着一种专业而又不失典雅的气息。拿到手上，沉甸甸的质感立刻传递出内容的厚重与严谨。我原以为这种技术性的著作在视觉上会比较枯燥，但作者显然在版式设计上花了不少心思。文字的排版清晰流畅，图表的清晰度和细节处理达到了一个非常高的水准，即便是复杂的工程图，也能一眼洞悉其核心结构。更难得的是，书中穿插了一些历史沿革的小插曲和前沿技术的案例分析，让阅读过程充满了探索的乐趣，而不是单纯的知识灌输。对于我这种需要经常查阅资料的工程师来说，书中的索引和目录做得极为详尽，快速定位所需信息的能力极大地提升了我的工作效率。翻阅过程中，我甚至注意到一些细微之处，比如页眉页脚的设计，都体现了出版方对专业读者的尊重。总之，从拿起这本书的那一刻起，我就知道我得到了一份值得珍藏的工具书和知识宝库。它的物理呈现本身就是一种高品质的体现，预示着其中蕴含的知识体系是经过精心打磨和系统构建的。

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说实话，我更关注的是那些跨学科的交叉点，也就是技术在不同工业领域中的延伸应用。这本书在这一点上做得相当出色，它并没有局限于某一种特定的设备类型，而是广泛地涵盖了从流体输送系统到精密仪器设备中的应用案例。我发现作者在论述高压和超低温环境下的设计考量时，引用的文献和数据非常新颖，明显不是那种停留在上世纪八九十年代的陈旧资料。特别是关于特定工况下动态加载对密封件寿命周期的影响模型，书中的推导过程详细到足以让人在自己的项目中使用这些模型进行修正和验证。这种深入骨髓的专业性，让人感觉作者本人就是这个领域的深度实践者，而非仅仅是理论研究者。对我来说，这本书提供了一个绝佳的平台，让我能将自己接触到的几个不同行业中遇到的设计难题进行归类和对照，从而找到了潜在的通用解决方案。它拓宽了我对这一技术领域应用边界的认知。

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我是一名刚入行不久的机械设计新人，手里堆了不少行业内的经典教材，但真正能让人在面对实际问题时快速找到解决思路的书却不多。这本书的叙事风格非常平实，没有那种高高在上的理论说教，而是像一位经验丰富的前辈，耐心地把复杂的问题层层剖开，用大家都能理解的语言进行阐述。尤其是一些关于材料选择和失效分析的章节，作者的描述极其贴合实际生产中的痛点，比如为什么某个特定工况下，即便是理论上最合适的密封材料也会过早失效。书中提供的不仅仅是公式和参数，更多的是一种解决问题的思维框架，教你如何从宏观到微观地审视每一个影响因素。我特别欣赏作者在描述不同应用场景时的对比分析，这使得书中的知识点不再是孤立的，而是相互关联、互相印证的体系。读完这部分内容后，我感觉自己在设计评审会上更有底气了，能够更深入地参与到对方案合理性的讨论中去，而不是只会盲目地套用标准。这种将理论与现场经验无缝结合的能力，是这本书最宝贵的价值所在。

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