Evolutionary Design and Manufacture pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Parmee, Ian C. (EDT)

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:

价格:2266.16元

装帧:Pap

isbn号码:9781852333003

丛书系列:

图书标签:

Evolutionary Design
Evolutionary Manufacturing
Biomimicry
Additive Manufacturing
Generative Design
Optimization
Engineering Design
Manufacturing Processes
Artificial Intelligence
Sustainable Design

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具体描述

《先进材料的结构与性能》本书导读：在当代工程和科学领域，对材料的微观结构、宏观性能及其相互关系的深入理解，是推动技术革新的基石。《先进材料的结构与性能》旨在系统性地阐述一系列前沿工程材料，从晶体学基础到复杂的相变动力学，全面剖析其结构特征如何决定其宏观机械、热学、电学及化学性能。本书不仅涵盖了传统金属、陶瓷和聚合物的深入分析，更将焦点投向了当前备受关注的新型功能材料，如纳米复合材料、智能材料以及高熵合金等。本书的结构设计遵循从基础理论到应用实践的逻辑递进。第一部分奠定了材料科学的基石，回顾了晶体结构、缺陷理论以及热力学在材料行为预测中的核心作用。我们详细探讨了晶格缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）如何成为材料塑性、断裂和扩散过程的决定性因素。第二部分深入探讨了工程金属的结构演变。重点分析了合金化对晶粒尺寸、强化机制（固溶强化、析出强化、晶界强化）的影响。我们将详细介绍金属的热处理工艺——退火、正火、淬火和回火——如何精确调控其微观结构，从而实现所需的机械性能。此外，本书对塑性变形的本质进行了细致入微的探讨，包括位错运动、加工硬化以及动态恢复和再结晶过程。第三部分专注于陶瓷材料。陶瓷以其优异的耐高温性、高硬度和化学惰性著称，但其脆性是应用中的主要挑战。本书剖析了陶瓷的离子或共价键合特性，解释了其高杨氏模量和低韧性的内在原因。内容涵盖了氧化物、非氧化物陶瓷的制备方法（如固相烧结、反应烧结），以及如何通过引入第二相或控制晶界结构来改善其断裂韧性。第四部分聚焦于高分子材料。从聚合物的分子链结构（线性、支化、交联）到宏观形态（结晶度、玻璃化转变温度 $T_g$ 和熔点 $T_m$），本书详尽阐述了这些因素如何共同决定材料的粘弹性行为。我们将详细讨论流变学基础，以及拉伸、挤出等加工过程对最终材料性能的定向影响。第五部分是本书的亮点，着重介绍功能材料的结构设计。针对电学应用，我们分析了半导体材料的能带理论、掺杂机制及其在器件制造中的关键作用。在磁性材料方面，本书解释了磁畴、磁畴壁的形成及其对软磁和硬磁性能的影响。对于光学和能源材料，如压电材料、热释电材料和电池电极材料，本书则侧重于其晶体结构中的非中心对称性或离子扩散路径的设计原理。第六部分将视角投向复合材料与前沿材料。复合材料是实现特定性能组合的有效途径。我们分析了纤维增强和粒子增强复合材料的界面设计、荷载传递机制，并评估了基体材料与增强相之间的相互作用。在新兴领域，本书介绍了纳米材料（如量子点、纳米线）的尺寸效应如何颠覆传统材料规律，以及梯度材料（Functionally Graded Materials, FGM）在极端载荷环境下的应用潜力。本书的读者对象：本书面向材料科学与工程、机械工程、航空航天工程、电子工程及化学工程等领域的本科高年级学生、研究生以及相关领域的工程师和研究人员。读者应具备基础的物理化学和固体力学知识。学习目标：通过阅读本书，读者将能够： 1. 掌握材料微观结构分析的基本技术和理论框架。 2. 理解不同材料体系（金属、陶瓷、聚合物）的本征结构-性能关系。 3. 熟练运用热力学和动力学原理预测材料在服役条件下的结构演变。 4. 具备设计具有特定结构特征以满足所需宏观性能的新型材料的能力。 5. 深入理解材料的失效机制，并能为工程应用选择或改进合适的材料。本书力求理论深度与工程实用性并重，通过丰富的实例分析和严谨的数学推导，帮助读者构建起坚实的材料科学思维体系。