机械设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

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页数:239

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出版时间:2010-6

价格:35.00元

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isbn号码:9787564031787

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
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《现代材料科学与工程应用》图书简介 导言：探索材料世界的奥秘与未来 在当今科技飞速发展的时代，材料无疑是推动人类文明进步的核心驱动力之一。从微观的原子结构到宏观的工程应用，材料科学与工程已渗透到我们生活的方方面面。本书《现代材料科学与工程应用》旨在为读者构建一个全面、深入且富有实践性的材料学知识体系。它不仅仅是一本教科书，更是一扇通往理解物质世界本质、掌握前沿材料技术的窗口。本书聚焦于新一代高性能材料的研发、制备、性能表征及其在航空航天、能源、生物医学、电子信息等关键领域的创新应用，力求为工程技术人员、科研工作者以及相关专业学生提供一份兼具理论深度和工程广度的参考指南。 第一部分：材料科学基础——微观到宏观的构建 本书的开篇部分，将系统回顾材料科学的核心基础，从最基本的原子结构和晶体学原理入手，为后续深入研究打下坚实的地基。 第一章：原子结构、化学键与晶体结构 本章深入剖析了原子能级、电子排布与材料宏观性能之间的内在联系。重点讨论了离子键、共价键、金属键和范德华力等不同化学键的性质及其对材料力学、导电性、热学特性的决定性影响。随后，对体心立方、面心立方、六方密堆积等常见晶体结构进行详尽的几何分析，引入晶体缺陷理论——点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的概念，阐明这些“不完美”结构如何成为决定材料塑性变形和强化的关键因素。 第二章：材料的热力学与相变动力学 热力学是理解材料稳定性和相变行为的理论基石。本章基于吉布斯自由能，系统阐述了二元、三元合金体系的相图绘制与解读。着重分析了固态相变过程，包括形核与长大理论，扩散机制在材料科学中的核心作用，以及热力学驱动力在退火、淬火等热处理过程中的指导意义。 第三章：材料的力学性能与本构关系 本章聚焦于材料在外部载荷作用下的响应。详细阐述了弹性变形、粘弹性、粘塑性等本构行为。力学性能的测试方法（如拉伸、压缩、冲击、疲劳、蠕变）被详尽介绍，尤其强调了断裂韧性、应力强度因子等先进断裂力学概念。此外，对于先进复合材料和多孔材料的非线性力学行为，本书也提供了深入的数学模型和分析工具。 第二章：高性能结构材料的精深探究 在奠定基础理论后，本书随即转向当前工程应用中最关键的几大类结构材料的深入研究。 第四章：先进金属材料与高熵合金 本章不再局限于传统的钢铁和铝合金。重点剖析了钛合金、镍基高温合金在极端环境下的服役性能，以及激光增材制造（3D打印）对金属材料微观组织和性能的重塑作用。高熵合金（HEA）作为下一代结构材料的热点，其复杂性、构效关系以及潜在的超高强度和韧性组合被作为核心章节进行专题讨论。 第五章：工程陶瓷与复合材料的界面工程 陶瓷材料因其优异的耐高温和耐磨损特性而备受关注。本章详细介绍了氧化物、非氧化物陶瓷（如SiC、Si3N4）的制备工艺（如快速烧结、反应烧结），并深入探讨了陶瓷材料的断裂机理和韧化技术（如纤维增韧、相变增韧）。对于复合材料，本书侧重于纤维/基体界面处的相互作用力学，以及层压结构设计对整体性能的优化策略。 第三章：功能材料的前沿与应用驱动 功能材料是支撑现代信息技术、能源转换和生物工程的核心要素。本部分紧密结合应用需求，探讨了材料的功能化设计与调控。 第六章：半导体材料与光电子器件 本章系统介绍了III-V族、II-VI族半导体的能带结构、载流子输运机制。重点讲解了硅基/非硅基半导体的生长技术（如外延生长、离子注入）及其在MOSFET、LED、激光器等核心电子器件中的工程实现。对于宽禁带半导体（如GaN、SiC）在电力电子领域的突破性应用，也进行了详尽的案例分析。 第七章：磁性材料与电磁兼容性设计 本章深入探讨了铁磁性、反铁磁性等磁性现象的微观起源。从磁畴理论到磁化过程的滞后效应，全面覆盖了永磁材料（如NdFeB、铁氧体）的性能优化。特别关注了软磁材料在高效变压器和电感器中的应用，并讨论了如何通过材料选择和结构设计来解决高速电子系统中的电磁干扰（EMI）问题。 第八章：能源存储与转换材料 能源危机驱动了对高效储能和转换材料的迫切需求。本章详细介绍了锂离子电池中的正负极材料、电解质设计，及其界面副反应的控制。同时，对燃料电池中的电催化剂、固态氧化物燃料电池（SOFC）的电解质材料也进行了深入分析。在光伏领域，本书涵盖了晶体硅、薄膜太阳能电池以及新兴的钙钛矿太阳能电池的效率瓶颈与材料改进方向。 第四部分：材料的制备、表征与前瞻 本书的最后部分聚焦于先进的制造技术和分析手段，确保读者能够将理论知识转化为实际的工程能力。 第九章：材料的先进制造与表面工程 本章探讨了颠覆性的材料加工技术，特别是增材制造（AM）技术，涵盖了粉末床熔融（PBF）、定向能量沉积（DED）等主流工艺对材料组织和性能的影响。在表面工程方面，重点介绍了热喷涂、PVD/CVD镀膜等技术，用于提高零部件的耐腐蚀性、耐磨性和生物相容性。 第十章：材料的精密表征技术 材料的性能与其微观结构密不可分，精确的表征是研发的基石。本章系统介绍了电子显微镜技术（SEM, TEM及其衍射分析）、X射线衍射（XRD）、光谱分析（EDS, XPS）以及原子力显微镜（AFM）等核心技术的工作原理和数据解析方法，指导读者如何利用这些工具解决复杂的材料失效和性能优化问题。 结论与展望 本书的终章展望了材料科学与工程的未来方向，包括人工智能（AI）在材料设计和筛选中的应用、极端环境（如深空、深海）服役材料的开发，以及可持续发展背景下的绿色材料与循环经济。 《现代材料科学与工程应用》力求以严谨的科学态度，结合丰富的工程案例，为读者提供一个全面、系统且前沿的知识框架，助推材料科技的创新与转化。

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