21世纪的材料成形加工技术与科学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:沈厚发

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2004-3-1

价格:35.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111137702

丛书系列:

图书标签:

• 材料成形
• 材料加工
• 先进制造
• 金属材料
• 高分子材料
• 复合材料
• 成形原理
• 加工工艺
• 21世纪技术
• 科学研究

好的，这是一本名为《微观世界里的宏大叙事：现代工程材料的结构与性能》的图书简介，内容详实，力求深入浅出，展现材料科学的精妙与应用。 --- 《微观世界里的宏大叙事：现代工程材料的结构与性能》 内容简介 本书旨在为读者构建一个全面而深入的现代工程材料知识体系，重点剖析材料的微观结构如何决定其宏观性能，以及如何通过调控结构来实现材料的性能优化与功能设计。我们避开了对特定加工工艺的详尽论述，而是聚焦于材料科学的本质原理、晶体学基础、缺陷理论、相变动力学以及多尺度性能表征。 全书结构严谨，逻辑清晰，分为六大部分，层层递进，带领读者从原子尺度迈向工程应用。 --- 第一部分：材料科学的基石——原子与电子结构 本部分奠定了理解所有工程材料的基础。我们首先回顾化学键的本质，详细阐述离子键、共价键、金属键和范德华力在不同材料体系中的主导作用，以及这些键合特性如何预示材料的电学、热学和力学特性。 随后，重点深入晶体结构与晶体学。详细介绍晶体点的概念、晶格常数、密堆积结构（如FCC、BCC、HCP）的几何特性，并运用Miller指数来精确描述晶面和晶向。通过对非晶态和准晶态材料的对比分析，强调晶体有序性对材料本征性能的决定性影响。 最后，探讨电子结构对材料电学性能的控制。从能带理论出发，清晰区分导体、半导体和绝缘体，并引入费米能级的概念，分析杂质掺杂（N型与P型）对半导体导电性的调控机制，为后续理解电子功能材料打下坚实基础。 --- 第二部分：微观缺陷——性能的隐形工程师 任何工程材料的性能都不是由完美的晶体决定的，而是由缺陷所主导。本章将材料科学中最核心的“缺陷理论”进行了系统化的梳理和深入的探讨。 我们详细分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）在热力学平衡下的浓度分布，以及它们如何影响材料的扩散速率和蠕变行为。接着，深入讲解线缺陷（位错），这是塑性变形的根本机制。对比边缘位错和螺型位错的 Burgers 矢量，并重点阐述位错的运动、交割和缠结如何直接控制金属的屈服强度和加工硬化现象。 同时，对面缺陷（晶界、孪晶界、堆垛层错）的结构特征及其对材料光学和电学隔离效应进行深入剖析。通过对这些缺陷密度的精确控制，我们展示了如何设计具有特定强度、韧性或电学阻挡性能的材料。 --- 第三部分：相变与组织控制——材料性能的动态演化 材料的性能往往与其所处的热力学状态和微观组织息息相关。本部分聚焦于材料内部的相变动力学和组织演化规律。 详细介绍相图（P-T-X图）的解读与应用，特别是二元合金体系中的固溶、共晶和共析反应，展示温度和成分如何共同决定最终的平衡组织。重点分析形核与长大理论，解释非平衡态下快速冷却如何导致亚稳相的形成。 在动力学方面，着重阐述扩散在相变中的作用，引入菲克定律，并结合柯克兰德-拜恩斯（Kirkaldy-Bain）模型，分析固态下组织演变的速率。通过对时效析出、沉淀强化等过程的讨论，揭示如何利用亚稳相的析出来实现材料强度的显著提升。 --- 第四部分：四大力学性能的内在机理 本部分将理论结构与宏观力学响应紧密结合，探究材料抵抗外载荷的能力。 1. 强度与硬度：超越简单的硬度测试，深入解析Hall-Petch关系（晶粒尺寸效应）的物理意义，以及位错源激发机制在材料屈服中的作用。 2. 韧性与断裂：区分韧性断裂和脆性断裂，详细描述Griffith裂纹扩展理论，引入应力强度因子和断裂韧度（KIC）的概念。探讨材料的增韧机制，如夹杂物效应和裂纹偏转。 3. 疲劳：系统分析低周疲劳与高周疲劳的区别，讲解Basquin关系和Coffin-Manson关系，并阐述疲劳裂纹萌生、扩展和最终断裂的全过程。 4. 蠕变：在高温应用中至关重要，分析Nabarro-Herring蠕变和位错攀移机制，探讨晶界滑移在高温变形中的贡献。 --- 第五部分：功能材料的结构设计原理 随着现代工程向高性能化发展，对材料的特定功能要求日益提高。本部分专门探讨如何通过结构设计来实现电学、磁学、光学和热学功能。 半导体功能材料：深入探讨PN结的形成、二极管和晶体管的工作原理，以及薄膜技术对器件性能的影响。 压电与铁电材料：分析钙钛矿结构中离子位移如何产生电偶极矩，以及其在外加电场下的畴翻转行为，这些是传感器和存储技术的核心。 磁性材料：从朗之万理论和畴壁运动入手，区分软磁材料（高磁导率）和硬磁材料（高矫顽力）的微观结构特征，重点讨论磁记录和电机应用中的性能要求。 陶瓷与复合材料：探讨陶瓷的离子共价键合特性导致的固有的脆性，以及如何通过引入纤维或晶须（如SiC/Al复合材料）来提升其断裂韧性，实现性能的跨越式发展。 --- 第六部分：材料性能的表征与无损评估 理解材料的结构与性能，必须依赖于先进的表征手段。本部分侧重于介绍那些能够揭示微观尺度的成像和分析技术，而非过程控制技术。 重点介绍X射线衍射（XRD）在晶体结构鉴定、晶粒尺寸和残余应力分析中的应用；透射电子显微镜（TEM）在观察位错、析出相和晶界结构中的决定性作用；以及扫描电子显微镜（SEM）在断口形貌分析中的核心地位。同时，讨论如何利用原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱对材料表面和化学键进行局部探测。 --- 总结与展望 本书全面涵盖了从原子尺度到宏观性能的材料科学核心内容，强调结构-性能-应用的内在逻辑链条。它不仅为材料学、机械工程、电子信息工程等专业的学生提供了坚实的理论基础，也为致力于新材料研发的工程师提供了一本深入的理论参考手册。通过对基础原理的扎实掌握，读者将能够更有效地分析现有材料的失效原因，并独立设计出满足未来工程挑战的新一代高性能材料。

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我花了整整一个周末的时间才勉强读完前三章，这速度对于我来说简直是慢到令人发指，但这并非是对内容质量的否定，恰恰相反，是因为里面的知识密度太大了，我不得不停下来，对照着手头的项目案例反复推敲。特别是关于高熵合金在超塑性成形中的应用那一节，作者对微观结构演变过程的描述，细致到令人发指。我记得我曾经为了搞懂某个特定温度窗口下的晶界滑动机制，查阅了近十篇SCI论文，才勉强拼凑出个大概的轮廓。而这本书，竟然用不到两页的篇幅，将这些复杂的动力学过程梳理得井井有条，既保留了科学的严谨性，又兼顾了可读性。这不仅仅是一本技术手册，更像是一部浓缩的学科发展史，它没有回避那些尚未完全解决的前沿难题，反而坦诚地指出了当前研究的瓶颈和未来可能的突破方向，这种求真务实的态度，非常打动我。

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说实在的，这本书的定价在同类专业书籍中算是偏高的，我刚开始还有点肉痛。但当我真正将其作为案头工具书，并且利用它成功解决了几个棘手的技术瓶颈后，我彻底觉得物超所值了。它不是那种读完一遍就束之高阁的消遣读物，而更像是一个常驻办公室的“高级顾问”。我发现自己会时不时地翻到关于“表面工程学”的那一小节，去核对一些特定涂层在极端摩擦条件下的失效模式。书中对不同成形工艺（比如冷成形和热成形）在材料疲劳寿命上的贡献差异所做的对比分析，细致入微，数据详实可靠，远超我之前掌握的任何培训资料。这本书的深度和广度，确保了它在未来很长一段时间内，都将是我理解和掌握前沿制造技术不可或缺的权威参考。

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这本书的行文风格，说实话，初看之下有些“冷峻”。它几乎没有使用任何花哨的修辞或煽情的笔法，每一个句子都像经过了精确的计算，直奔主题，没有任何多余的喘息空间。这种风格对于习惯了快节奏、碎片化信息获取的读者来说，或许会稍有不适。但如果你是和我一样，追求知识的“纯度”和“硬核”程度的同行，你会立刻领悟到这种表达方式的妙处——它最大限度地保证了信息的准确性和效率。我发现，在处理诸如激光冲击强化或旋压成形中的残余应力控制这类技术难题时，这种不加修饰的叙述方式，反而更能体现出问题的复杂性和解决方案的精妙所在。它要求读者拿出足够的专注力，但作为回报，它给予读者的知识财富也是毋庸置疑的沉甸甸的。

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这本书的封面设计极具现代感，那种深邃的蓝色调配上简约的几何图形，一下子就抓住了我的眼球。我原本是抱着一种有些怀疑的态度去翻阅它的，毕竟“21世纪”这个词听起来就带着一种宏大的叙事感，担心内容会过于空泛，充斥着太多理论的堆砌而缺乏实际操作的指导。然而，当我真正沉浸进去之后，我发现我的担忧是多余的。书中的排版非常人性化，图表清晰，逻辑脉络清晰可见。尤其是在讲解那些复杂的增材制造技术时，作者似乎有一种魔力，能将那些高深莫测的物理化学原理，转化成我们工程师日常就能理解和应用的概念。我特别欣赏它对材料与工艺参数之间相互作用的深入剖析，这绝不是那种教科书式的罗列，更像是经验丰富的导师在耳边娓娓道来，充满了对细节的把控。这本书让我对“成形加工”的理解从单纯的“塑形”上升到了“性能设计”的层面，拓宽了我的专业视野，感觉就像是拿到了一把开启未来制造之门的钥匙。

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我是在一个跨学科合作项目中，偶然听一位资深专家推荐后购入此书的。当时我们团队正为一个新型航空发动机叶片材料的制备工艺伤脑筋，传统的铸锻方案在应对极端温度下的蠕变性能时遇到了瓶颈。翻阅此书后，我立刻被其中关于“近净形成形”与“材料性能耦合优化”的章节吸引住了。书中对多物理场耦合数值模拟在优化模具设计中的应用案例分析得非常透彻。它不仅仅停留在理论层面，更是提供了大量的仿真结果对比图和实际生产中的修正路径。这套思路对我来说是醍醐灌顶，它促使我们团队从根本上反思了传统的制造流程，并大胆引入了一种结合了定向凝固和热等静压的复合工艺。这本书的价值，在于它能够跨越不同技术领域的壁垒，为复杂工程问题提供一个全新的、整合性的思考框架。

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