材料的生物学性能及其评价 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:四川大学

作者:万昌秀

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2008-1

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787561439425

丛书系列:

图书标签:

• 生物材料
• 材料科学
• 生物医学工程
• 组织工程
• 生物相容性
• 材料性能
• 生物评价
• 医学材料
• 生物力学
• 表面改性

现代工程材料的结构、性能与应用 本书聚焦于当代工程领域至关重要的结构材料，系统阐述了从原子尺度到宏观尺度的材料结构、机械性能、物理化学特性及其在实际工程中的应用。全书力求提供一个全面且深入的视角，以理解和预测材料在复杂环境下的行为，从而指导新材料的设计与选择。 第一部分：材料科学基础与结构表征 本部分奠定了理解材料性能的基础，从微观结构层面剖析了各类工程材料的内在机理。 第一章：晶体结构与缺陷 详细探讨了金属、陶瓷和聚合物的晶体结构基础，包括布拉维点阵、晶系以及密堆积原理。重点分析了点缺陷（如空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的存在形式、对材料塑性和强度的影响机制。引入先进的晶体学分析方法，如X射线衍射（XRD）在确定晶相和晶粒尺寸方面的应用。 第二章：材料微观组织与形貌 深入研究了材料在加工过程（如凝固、相变、热处理）中形成的微观组织，包括晶粒尺寸、形貌、第二相粒子分布等。讨论了扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等关键表征技术如何揭示材料的微观世界。阐述了微观组织如何通过控制晶界能、位错运动阻力等机制，决定宏观力学性能的差异。 第三章：化学键合与能带理论 系统回顾了离子键、共价键、金属键和范德华力等基本化学键的性质及其对材料的弹性模量、熔点和电学特性的影响。针对固体材料，引入能带理论，解释了导体、半导体和绝缘体导电性的本质区别，为理解电子材料的功能特性打下理论基础。 第二部分：力学性能的深入分析 本部分专注于工程材料的核心性能——力学行为，涵盖强度、刚度、韧性、疲劳和蠕变等关键指标。 第四章：弹性与塑性变形 详细阐述了材料在受力下的弹性响应，包括胡克定律、杨氏模量和泊松比。塑性变形机制以位错理论为核心，解释了加工硬化、层错能对形变行为的调控作用。引入了屈服准则（如冯·米塞斯准则）在预测复杂应力状态下的材料行为中的应用。 第五章：断裂力学基础 系统介绍了线弹性断裂力学（LEFM），着重讲解了应力强度因子（$K$）、裂纹尖端张开位移（CTOD）和弹塑性断裂参数（如J积分）的概念和计算方法。重点讨论了室温脆性断裂、韧性断裂的区别，以及在关键结构件中如何通过断裂韧性指标（$K_{IC}$）评估结构安全裕度。 第六章：疲劳与断裂 疲劳是导致结构失效的最常见原因之一。本章深入探讨了低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的机制，分析了S-N曲线的构建与应用。详细讨论了疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程，包括应力控制与应变控制疲劳的差异，以及环境对疲劳寿命的加速作用。 第七章：蠕变与高温性能 针对航空航天、能源等领域面临的高温服役挑战，本章聚焦于蠕变现象。分析了高温下基于扩散和位错运动的蠕变机理（如Nabarro-Herring蠕变、Coble蠕变）。介绍了衡量材料抗蠕变性能的Larson-Miller参数，并讨论了超塑性现象及其在精密成形中的潜力。 第三部分：功能性与环境响应特性 本部分扩展到材料的非力学性能，特别是它们在特定环境下的反应和所具备的功能特性。 第八章：腐蚀与表面防护 阐述了金属材料在湿热环境中的电化学腐蚀机理，包括阳极溶解和阴极反应。分类讨论了均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）的形成条件。重点介绍了钝化膜的形成与稳定性，以及阴极保护、牺牲阳极保护和先进涂层技术在工程实践中的应用。 第九章：热学与电学性能 系统分析了材料的热传导机理（晶格振动与电子传输），以及它们对散热设计的重要性。在电学方面，深入研究了导电性、介电常数和半导体掺杂技术。特别关注了热电材料的塞贝克效应，及其在能量转换中的潜在应用。 第十章：聚合物的结构与性能 专注于高分子材料，从分子链的构象、结晶度、玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$）等方面解析其独特的粘弹性行为。讨论了交联密度对热固性和热塑性聚合物强度的影响，以及高分子材料在老化过程中的性能退化机制。 第四部分：先进材料与加工工艺 本部分将理论知识与前沿应用相结合，介绍了为满足特定工程需求而开发的现代材料体系及其关键制造技术。 第十一章：先进金属合金 重点研究了高熵合金（HEA）、先进高强钢（AHSS）和形状记忆合金（SMA）等新型金属材料的设计理念。分析了HEA的“高熵效应”如何带来优异的强度和抗辐照性能。讨论了SMA在阻尼、致动器中的应用，并回顾了这些合金在极端条件下的服役表现。 第十二章：复合材料与结构设计 复合材料因其比强度和比模量的优势，在航空航天领域占据核心地位。本章详细分析了纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维）的各向异性力学性能，阐述了界面（纤维/基体）对整体性能的决定性作用。介绍了分层理论（如经典层合板理论）在预测复合结构响应中的应用。 第十三章：材料的增材制造（3D打印） 探讨了增材制造技术，如选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）对金属和陶瓷材料微观结构的影响。分析了打印过程中快速凝固导致的非平衡态组织，以及由此带来的残余应力、孔隙率等问题，并提出了优化工艺参数以获得所需性能的策略。 第十四章：无损评估与质量控制 本章强调了在材料服役前和服役中进行质量监控的重要性。详细介绍了超声波检测、声发射技术、涡流检测等无损评估方法在识别内部缺陷（如裂纹、夹杂物）中的原理和局限性，确保结构部件的可靠性。 全书特点： 本书的结构严谨，内容详实，理论深度适中，旨在为材料科学、机械工程、航空航天、土木工程等领域的学生、研究人员和工程师提供一本权威的参考手册。它不仅解释了“材料是什么”，更侧重于阐述“为什么是这样”以及“如何利用这些知识来解决实际工程难题”。案例分析穿插于各章节中，强化了理论与实践的紧密结合。

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