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出版者:

作者:Hosford, William F.

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2008-8

价格:$ 131.08

装帧:

isbn号码:9780521899970

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 工程材料
• 材料工程
• 金属材料
• 非金属材料
• 材料性能
• 材料选择
• 材料应用
• 工程技术
• 材料基础

《工程材料学手册》 本书是一部全面而权威的工程材料入门指南，旨在为各领域工程师、技术人员及相关专业学生提供扎实的材料学基础知识。全书内容深入浅出，理论与实践相结合，覆盖了工程材料领域的核心概念、基本原理以及在实际应用中的重要考量。 第一部分：材料科学基础 本部分首先从微观层面深入剖析材料的结构与性能之间的关系。我们将从原子尺度开始，探讨不同元素的键合方式（如离子键、共价键、金属键和范德华力），以及它们如何影响材料的宏观表现。接着，我们将详细介绍晶体结构，包括体心立方、面心立方、六方密堆积等常见晶格类型，并阐述晶体缺陷（如空位、间隙原子、置换原子、位错）对材料力学性能（如强度、塑性、韧性）的决定性作用。 相图作为材料组织控制的关键工具，在本部分也将得到详尽的论述。我们将讲解二元相图的绘制与解读，理解固溶体、化合物、共晶、共析等相变过程，并介绍三元相图的基本概念。这些知识将为后续材料的制备与性能调控奠定坚实的基础。 第二部分：金属材料 金属及其合金是工程应用中最广泛的材料类别之一。本部分将聚焦于各类金属材料的特性、制备工艺及应用。 钢铁材料： 作为工业的“骨骼”，钢铁材料的地位举足轻重。我们将深入研究碳钢的相变过程，如奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体，以及不同热处理工艺（如退火、正火、淬火、回火）对钢铁组织和性能的影响。在此基础上，我们将介绍合金钢的分类，包括合金元素（如铬、镍、钼、钨、锰、硅）的作用，以及它们如何赋予钢耐腐蚀、高强度、耐磨等特殊性能，例如不锈钢、工具钢、轴承钢等。 有色金属及其合金： 除钢铁外，铝、铜、镁、钛及其合金在航空航天、汽车、电子电器等领域扮演着日益重要的角色。我们将分析铝合金的强化机制（如固溶强化、沉淀强化、加工硬化），介绍铜及其合金（如黄铜、青铜）的优良导电导热性与机械性能。钛合金以其高比强度、优异的耐腐蚀性在航空航天领域独具优势，本书将详细介绍其冶炼、加工与应用。镁合金则以其轻质特性在便携式电子产品和汽车轻量化方面展现出巨大潜力。 其他金属材料： 本部分还将简要介绍难熔金属（如钨、钼、钽）及其合金的高温性能，以及贵金属（如金、银、铂）在电子元件和催化剂等领域的应用。 第三部分：陶瓷材料 陶瓷材料以其高硬度、高耐磨性、优异的耐高温性和良好的绝缘性而著称。本部分将深入探讨陶瓷材料的结构、性能和制备。 氧化物陶瓷： 氧化铝（Al₂O₃）、氧化锆（ZrO₂）、氧化硅（SiO₂）等是常见的氧化物陶瓷。我们将分析它们的晶体结构、化学稳定性以及在高温环境下的力学性能。特别是氧化锆陶瓷，其相变增韧机理是理解其高韧性的关键。 非氧化物陶瓷： 碳化物（如碳化硅 SiC、碳化钨 WC）、氮化物（如氮化硅 Si₃N₄、氮化铝 AlN）以及硼化物等非氧化物陶瓷，在极端高温、高磨损环境下表现出卓越的性能。本书将详细介绍它们的结构特点、制备方法（如烧结、放电等离子烧结）以及在耐火材料、切削工具、结构件等领域的应用。 复合陶瓷： 为了克服单一陶瓷材料的局限性，引入增强相形成陶瓷基复合材料是重要的发展方向。我们将介绍纤维增强陶瓷（如碳纤维增强陶瓷 C/C）、颗粒增强陶瓷等，分析其性能提升的机理。 第四部分：高分子材料 高分子材料（塑料、橡胶、纤维）以其轻质、易加工、性能多样等优点，在现代工业和日常生活中无处不在。 高分子结构与性能： 本部分将阐述高分子链的结构（如线型、支化、交联）、分子量及其分布对高分子材料宏观性能（如力学、热学、光学、电学）的影响。我们将介绍聚合物的结晶性、玻璃化转变温度（Tg）、熔点（Tm）等重要热力学参数，并解释它们如何决定材料的使用温度范围和加工特性。 常见高分子材料： 我们将对聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等通用塑料进行详细介绍，包括它们的结构特点、性能优势、成型加工方法（如注塑、挤出、吹塑）以及主要应用领域。 工程塑料与特种高分子： 针对对性能要求更高的应用，我们将介绍聚酰胺（PA，即尼龙）、聚酯（PET, PBT）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、聚醚醚酮（PEEK）等工程塑料，分析它们在耐高温、高强度、耐化学腐蚀等方面的优越性。此外，本书还将涉及一些特种高分子材料，如有机硅、氟塑料等，它们在特殊环境下的卓越表现。 橡胶与弹性体： 我们将探讨天然橡胶和合成橡胶（如丁苯橡胶 SBR、丁腈橡胶 NBR、硅橡胶）的结构与硫化（交联）过程，以及它们作为弹性体的特性。 高分子复合材料： 纤维增强高分子复合材料（如玻璃纤维增强塑料 GFRP、碳纤维增强塑料 CFRP）是提高高分子材料力学性能的重要途径。本书将分析增强相与基体之间的界面作用，以及复合材料的优势。 第五部分：复合材料 复合材料是将两种或两种以上不同性质的材料（基体与增强相）结合，以获得单一材料无法达到的优异性能。 复合材料的构成与分类： 本部分将深入介绍复合材料的基体材料（金属、陶瓷、高分子）和增强材料（纤维、颗粒、层状材料），以及它们如何相互配合。我们将按照增强相的形态和分布，将复合材料分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、层状复合材料等。 金属基复合材料（MMC）： 介绍以金属为基体，如铝基、镁基、钛基复合材料，并讨论其在航空航天、汽车等领域的应用。 陶瓷基复合材料（CMC）： 前面已有所提及，此处将更侧重于其在高温结构件方面的应用。 高分子基复合材料（PMC）： 这是目前应用最广泛的一类复合材料，本书将详细介绍如GFRP、CFRP的制造工艺（如手糊、缠绕、模压、拉挤）及其在航空航天、汽车、风力发电、体育用品等领域的广泛应用。 其他复合材料： 简要介绍一些特殊的复合材料，如功能梯度材料（FGM），其材料性能在空间上连续变化。 第六部分：材料的连接与表面处理 材料的连接是构成复杂工程结构的关键步骤。本部分将介绍不同材料的连接方法。 焊接： 针对金属材料，我们将讨论各种焊接工艺，如电弧焊、电阻焊、气体保护焊等，以及不同焊接方法的优缺点。 钎焊与胶接： 介绍钎焊作为一种低温连接方式，以及胶接在连接不同类型材料（如金属与非金属）中的重要作用。 机械连接： 螺钉、铆钉等机械连接方式也是重要的工程手段。 表面处理： 表面处理对于提高材料的耐腐蚀性、耐磨性、抗氧化性以及改善外观至关重要。我们将介绍电镀、阳极氧化、热喷涂、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等常见的表面处理技术，并说明它们在不同材料和应用中的作用。 第七部分：材料的失效分析与选择 理解材料的失效机理是保证工程安全可靠的关键。 材料失效模式： 本部分将深入分析材料在服役过程中可能发生的各种失效模式，包括断裂（脆性断裂、韧性断裂）、疲劳、蠕变、腐蚀、磨损等。我们将探讨各自的机理、影响因素以及预防措施。 材料选择原则： 综合考虑材料的性能、成本、加工性、环境适应性、可靠性以及经济性等因素，进行合理的材料选择是工程师的核心能力之一。本部分将提供一套系统的材料选择流程和评价方法，并结合实例进行说明。 第八部分：环境与可持续材料 随着环保意识的提高，材料的可持续性已成为重要的考量。 环境对材料的影响： 探讨材料在各种环境因素（如温度、湿度、化学介质、辐射）下的性能变化和衰减。 绿色材料与循环利用： 介绍可再生材料、生物降解材料以及材料的回收、再利用和再制造技术，旨在推动工程领域向着更加环保和可持续的方向发展。 本书结构清晰，语言严谨，配有丰富的图表和实例，旨在为读者提供一个全面、实用的工程材料知识体系，使其能够更好地理解、选择和应用各种工程材料，为工程实践提供坚实的理论支撑。

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我必须承认，这本书的某些章节在深入探讨经典金属学理论方面，确实展现出了一种近乎偏执的深度，但这种“深度”带来的副作用是：它让整本书变得异常枯燥且难以消化。叙述风格异常的学术化和抽离，句子结构复杂冗长，充满了嵌套从句和生僻的专业术语，读起来感觉像是在啃一块又硬又冷的石头，每吃进去一口都需要大量的咀嚼和消化时间。举例来说，它花了不下五十页去阐述一个在我看来只需要三页就能讲清楚的相变动力学模型，期间穿插了大量复杂的数学推导，而这些推导过程中的许多中间步骤被直接跳过了，留下读者独自在迷雾中摸索，这对于需要快速应用知识的工程师来说简直是效率的杀手。更令人沮丧的是，这本书似乎对实际工程应用场景的描述采取了完全回避的态度。它描绘的是理想状态下的材料行为，完全忽略了现实世界中温度波动、杂质影响、制造公差等因素对材料性能带来的巨大干扰。因此，当我试图将书中的理论应用到我正在处理的实际高强度结构件设计中时，发现理论预测值与实验结果之间的偏差大到让人怀疑自己是不是读错了书。这本书更像是为理论研究者准备的教科书，而不是为解决实际工程问题的工程师准备的工具箱。

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这本书的语言风格非常具有一种强烈的个人色彩，但这种色彩更多的是一种散漫和缺乏约束感，而非严谨的专业性。作者似乎更热衷于用一些非常口语化甚至略带戏谑的措辞来解释复杂的物理现象，这在学术著作中是极其罕见的。比如，描述脆性断裂时，作者用了“材料像生气一样突然崩塌”这种比喻，虽然旨在通俗易懂，但却大大削弱了科学表达应有的精确性和客观性。对于需要精确量化和严格定义的工程学科而言，这种主观色彩过重的表达方式是极其有害的，它模糊了关键概念的边界。此外，书中的参考文献列表也暴露出其内容的新鲜度问题，绝大多数引用都停留在近二十年前，缺乏对近十年内发表的、具有里程碑意义的研究成果的引用和讨论。这说明作者在编撰过程中，显然没有投入足够的时间去追踪和吸收最新的科研进展，导致全书内容停滞在一个相对早期的知识水平上。最终阅读感受是，这像是一份由一位经验丰富但思维略显固化、且有些许写作惰性的老教授随意整理的讲义草稿，而非一本经过严格同行评审和市场检验的现代工程材料教材。

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我不得不提一下这本书的“实例”部分，如果能称之为实例的话。这些所谓的案例研究，其陈旧程度让人感到哭笑不得。它们引用的数据大多来自上世纪七八十年代的实验报告，使用的材料规格和制造工艺，在今天的工业界早已被更先进的技术所取代。比如，书中还在煞有介事地讨论铸铁的性能优势，却对现代轻量化铝合金和镁合金在汽车和航空领域的广泛应用避而不谈，这在信息更新如此迅速的工程领域是不可原谅的疏忽。阅读这些过时的案例，不仅无法提供对当前设计挑战的有效参考，反而可能误导年轻的工程师，让他们在做决策时参考了已经被淘汰的技术路线。更糟糕的是，书中在引用这些旧数据时，往往没有提供足够的环境参数或测试标准说明，这使得读者无法判断这些数据的可靠性和适用范围。简而言之，这本书提供的是一份历史文献，而不是一本实用的工程参考手册。它像是一个沉睡在古老抽屉里的地图，虽然记载了过去的路途，却完全无法指引我们穿越现代的复杂地形。

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这本书的结构安排简直是令人匪夷所思，逻辑跳跃性太大，让人很难建立起一个连贯的知识体系。前一章还在细致讨论陶瓷的烧结过程，详细到连炉温曲线的每一个微小波动都要进行分析；紧接着下一章却陡然转向了高分子材料的流变学特性，而且这种转向毫无过渡，仿佛是两本完全不相关的书被硬生生地用胶水粘在了一起。这种拼凑感使得阅读过程充满了挫败感，每读完一个看似独立的单元，你都会忍不住疑惑：“我到底是从哪里开始，又要走向哪里？” 这种混乱的组织方式严重阻碍了知识的内化和融会贯通。我本想通过这本书建立起一个完整的材料科学知识框架，结果得到的却是一堆零散的、孤立的知识点，像是一堆散落的乐高积木，缺乏一张清晰的搭建图纸。特别是关于失效分析的部分，它仅仅停留在对断口宏观形貌的简单分类上，对于现代化的扫描电镜图像分析技术和定量疲劳寿命预测模型几乎是只字未提，这在当前强调数据驱动决策的工程领域，显得尤为落伍和不合时宜。

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这本书的排版简直是一场视觉的灾难，那种陈旧的字体和灰蒙蒙的纸张，让人感觉仿佛回到了上个世纪的图书馆角落。我本来是满怀期待地想看看现代材料工程的最新进展，结果打开扉页就感觉一阵莫名的压抑。内容上，它似乎专注于讲解一些基础到不能再基础的晶体结构和热力学原理，对于一个已经对这些概念了如指掌的工程师来说，这些内容实在过于冗余和啰嗦。花了整整一个下午试图从中找到一些关于复合材料或纳米技术的新鲜见解，结果是徒劳无功，书里对这些前沿领域的提及少得可怜，用语也极其含糊，像是应付差事一样塞进去的几段话。更别提那些图示了，线条粗糙得像是用廉价的铅笔随便画了几笔，完全无法清晰地展示复杂的应力分布或微观形貌，光是看图就得费一番心思去揣测作者到底想表达什么。这本书与其说是为“工程师”准备的，不如说是给刚接触材料科学的入门学生准备的，而且还是那些对学习过程没有太多要求的学生。整体阅读体验下来，我感到的是一种深深的智力上的不被尊重，仿佛作者默认读者一无所知，并固执地用最过时的方式来呈现信息。如果我的职业生涯依赖于紧跟行业前沿，那么这本书对我来说，更像是一块阻碍进步的沉重砖头，而不是能助推我前行的工具。

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