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出版者:化学工业出版社

作者:佟玉衡

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:1998-11-1

价格:17.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502522919

丛书系列:

图书标签:

• 废水处理
• 工业废水
• 生活污水
• 水污染治理
• 环境工程
• 处理技术
• 环保技术
• 工程应用
• 实用手册
• 污染控制

《跨越边界：现代工程中的材料科学与应用》 内容简介 本书深入探讨了现代工程领域中材料科学的基础理论、前沿进展及其在关键技术领域中的广泛应用。它旨在为工程技术人员、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一个全面、系统且具有深度和广度的知识框架。全书共分为六个主要部分，层层递进，从微观结构到宏观性能，再到实际工程挑战的解决。 --- 第一部分：材料科学的基石与结构解析 本部分首先奠定了坚实的理论基础。我们从原子尺度上的键合类型、晶体结构和缺陷理论入手，详细解析了材料的微观结构如何决定其宏观物理和化学性质。 1.1 晶体结构与衍射技术： 详细介绍了体心立方、面心立方、六方紧密堆积等基本晶格，并深入剖析了点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成机制及其对材料力学性能的根本影响。光学显微镜和电子显微镜（SEM、TEM）的成像原理、样品制备流程，以及X射线衍射（XRD）在晶体结构解析中的应用，均以大量工程实例进行阐述。 1.2 非晶态与准晶态材料： 区别于周期性晶体，本书重点分析了玻璃、聚合物等非晶态材料的结构特征，如短程有序和长程无序，以及它们在热处理过程中的玻璃化转变行为。同时，对准晶体的对称性打破和独特结构进行了前沿介绍。 1.3 热力学与相图解读： 深入讲解了材料体系的热力学平衡原理，重点在于理解相图的构建、微观相变机制（如析出、扩散、固化/熔化）。铁碳合金相图的细致剖析，是理解钢铁材料性能调控的关键切入点。 --- 第二部分：金属材料的性能与强化机制 金属材料是现代工程结构的主体。本部分聚焦于金属的力学行为、腐蚀防护及其先进的合金化技术。 2.1 机械性能的定量描述： 详细阐述了屈服强度、抗拉强度、硬度、韧性（冲击功）、疲劳极限和蠕变性能的测试方法和理论模型。重点讨论了裂纹扩展的断裂力学基础，包括应力强度因子、断裂韧度（$K_{IC}$）的计算与应用。 2.2 塑性变形与强化机理： 解释了塑性变形的本质——位错运动，并系统介绍了强化金属的四大经典途径：晶粒细化、固溶强化、加工硬化（形变强化）以及沉淀强化。对孪晶诱导塑性（TWIP）和相变诱导塑性（TRIP）等现代高强韧钢的强化机制进行了深入分析。 2.3 腐蚀与防护： 区分了电化学腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）、氢脆等主要失效模式。探讨了缓蚀剂的选择、阴极保护与阳极保护的工程实施，以及惰性涂层和阻挡涂层在极端环境下的应用策略。 --- 第三部分：陶瓷、高分子与复合材料的特性 本部分拓宽了材料的范畴，关注非金属材料在特定高要求环境中的应用。 3.1 结构与功能陶瓷： 介绍了氧化物（如氧化铝、氧化锆）、非氧化物（如碳化硅、氮化硅）陶瓷的制备工艺（烧结、热压）和结构缺陷控制。重点分析了陶瓷的脆性、高温抗氧化性以及压电、介电等功能特性。 3.2 高分子材料的粘弹性： 阐述了聚合物的分子链结构、拓扑结构（线性、支化、交联）如何影响其粘弹性行为。讨论了玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$）对材料使用温度范围的决定性作用，以及老化、溶胀和降解的化学机制。 3.3 先进复合材料设计： 深入剖析了纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料的性能预测模型。着重讲解了碳纤维、玻璃纤维在环氧树脂、聚酰亚胺基体中的铺层设计、界面优化，以及层合板的经典层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT）的应用。 --- 第四部分：材料的加工、成型与表面工程 材料的最终性能高度依赖于其加工制造过程。本部分着重于从原材料到最终产品的转化技术。 4.1 铸造、塑造成型与连接技术： 对砂型铸造、压力铸造、熔模铸造等主要金属成型工艺的冷却速率控制和缩孔缺陷形成机理进行了详述。塑性加工中的轧制、锻造和挤压过程中的应力-应变路径分析，是理解材料加工硬化的关键。此外，对焊接、钎焊和扩散连接的冶金学影响进行了评估。 4.2 粉末冶金与增材制造： 详细介绍了粉末的制备、压实和烧结过程，这是制备多孔材料和难熔材料的重要途径。增材制造（3D打印）技术中，选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）的快速凝固过程、残余应力控制以及各向异性形成机制被重点分析。 4.3 表面改性技术： 介绍了提高材料表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性的关键技术，包括热处理（渗碳、渗氮）、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及离子注入技术，并对比了它们在工业应用中的优缺点。 --- 第五部分：电子、磁性与光学材料 材料的“功能化”是现代工程追求的核心目标。本部分聚焦于材料的电、磁和光响应特性。 5.1 半导体物理与器件基础： 解释了本征半导体、N型和P型掺杂的能带理论，费米能级的位置。重点分析了PN结的建立、二极管和晶体管的工作原理，为集成电路的设计奠定材料基础。 5.2 介电与铁电材料： 讨论了电场作用下材料的极化机制，介电常数与损耗因子。对铁电材料的畴结构、居里温度以及非线性光学效应进行了深入探讨。 5.3 磁性材料分类与应用： 区分了抗磁性、顺磁性、铁磁性和反铁磁性。重点分析了永磁体材料（如NdFeB）的磁滞回线特性和矫顽力，以及软磁材料（如坡莫合金）在变压器和电感器中的应用。 --- 第六部分：前沿材料与可持续性挑战 本部分展望了材料科学的未来方向，并强调了材料生命周期管理的重要性。 6.1 先进功能材料的探索： 涵盖了形状记忆合金（SMA）的马氏体相变，超导材料的工作原理及临界温度限制，以及拓扑绝缘体等量子材料的最新研究进展。 6.2 生物医用材料的界面问题： 讨论了植入物材料（如钛合金、生物活性陶瓷）与活体组织的生物相容性、降解速率和长期稳定性，界面生物反应的控制是研究的重中之重。 6.3 材料的可持续性与循环经济： 分析了关键战略金属的稀缺性问题，并详细介绍了材料的回收技术（如湿法冶金、火法冶金）的效率提升，以及如何通过“设计可回收性”原则指导新材料的开发，以应对全球资源约束带来的挑战。 --- 本书结构严谨，内容丰富，配有大量的图表、计算示例和案例分析，旨在培养读者从微观角度理解材料、并能根据工程需求选择、设计和优化材料的综合能力。它不仅是理论学习的工具书，更是解决复杂工程问题的实践指南。

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对于我这种偏向于研发和基础研究的背景来说，我更看重的是对新出现的挑战性技术和前沿研究的介绍。这本书在这方面的表现同样出色。它并没有完全沉溺于成熟工艺的描述，而是将大量的篇幅用于探讨当前行业正在攻克的难题，比如微量有机污染物的去除、高盐废水的处理困境，以及新型吸附材料的开发应用。作者对“资源化”的探讨角度非常新颖，它不再仅仅关注水资源的回收，而是深入到营养盐（氮磷）的回收以及污泥能源化转化的可行性分析。阅读这些章节时，我体会到作者紧跟国际学术动态，引用的文献和案例都具有很强的前瞻性。书中对于“智能监测与过程控制”的描述也令人眼前一亮，它探讨了如何利用大数据和AI算法来优化传统处理流程，让系统能够自我学习和预测，这对于推动整个行业的技术进步无疑具有重要的指导意义。这本书的深度和广度，完全配得上“权威参考”的称号。

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这本书的阅读体验非常流畅，它的语言风格既有学术的严谨性，又不失工程界的生动和幽默感。最难能可贵的是，它成功地架设了一座连接理论研究者和一线操作人员之间的桥梁。我发现即便是那些我自认为已经掌握的知识点，经过作者的重新组织和阐述，也会产生新的理解和更深层次的共鸣。例如，书中关于“微生物种群结构与水质波动适应性”的讨论，它用非常形象的比喻解释了不同菌群在面对冲击负荷时的反应机制，让我对生物反应器的“生命体”特性有了更直观的认识。这本书的排版和装帧也值得称赞，图文排版清晰，索引系统做得非常完善，需要查找特定参数或公式时，能够快速定位，极大地提升了查阅效率。总而言之，这本书并非一本快餐式的入门指南，而是一部可以伴随工程师职业生涯不断成长的工具书，值得每一个从事水处理领域的人士仔细研读并珍藏。

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说实话，我原本对“实用”这两个字持保留态度的，很多号称实用的技术书籍，读完后发现操作细节依然模糊不清，需要反复查阅供应商手册。但这本书完全颠覆了我的看法。它的“实用”体现在对细节的极致把控上。比如，在谈到污泥脱水环节时，它不光介绍了板框压滤机和离心机的基本构造，更深入分析了影响滤饼含水率的关键参数——投药点、压力曲线的设定，甚至是如何根据污泥的粘性来调整预处理措施。我按照书中的建议对我们的脱水系统进行了微调后，一个季度的药剂消耗量下降了近15%，这是一个非常实际的经济效益。此外，书中还穿插了大量的安全操作规范和职业健康防护知识，这在处理危险化学品和高浓度废气时至关重要，体现了作者对从业人员人身安全的深切关怀。这本书的价值，已经远远超出了纯粹的技术指导，它更像是一本综合性的工程管理手册，将工艺、经济、安全融合在了一起，读起来让人感到既专业又踏实。

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这本《实用废水处理技术》实在是让人大开眼界，我本来以为这方面的书都会写得枯燥乏味，充斥着复杂的化学方程式和晦涩难懂的专业术语，没想到这本书的行文风格非常贴近实际操作，简直就像是一位经验丰富的老工程师手把手在教你。特别是关于膜生物反应器（MBR）和活性污泥法的章节，作者没有仅仅停留在理论层面，而是深入剖析了在不同水质、不同负荷条件下，如何快速诊断系统故障并给出切实可行的优化方案。举个例子，书中关于“污泥膨胀”问题的分析，它不仅仅列出了可能的原因清单，更重要的是，它通过大量的工程案例图表，清晰地展示了在实际运行中，如何通过调整曝气量、回流比甚至投加絮凝剂的策略来稳定污泥沉降性能。这种注重“落地”的写作方式，对于我们这些在环保一线工作的技术人员来说，简直是如获至宝，它提供的不是教科书上的理想模型，而是我们每天都在面对的复杂现实的解决方案。我尤其欣赏它对“绿色”处理理念的强调，书中对于厌氧/好氧交替运行和资源化利用的探讨，展现了作者对未来环保趋势的深刻洞察，而非仅仅停留在达标排放的初级阶段。

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我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时我们厂区正在进行一次大规模的技术升级改造，急需一本能够快速梳理现有主流处理工艺优劣势的参考书。这本书的结构设计非常合理，逻辑性极强。它首先建立了一个宏观的框架，清晰界定了不同类型废水（如高浓度有机废水、难降解工业废水）的特性和处理难点，然后才逐步深入到具体的单元操作。最让我感到惊喜的是，它对“高级氧化技术”（AOPs）的论述，不同于其他书籍的简单罗列，这本书详尽对比了臭氧氧化、芬顿试剂和电化学氧化在去除特定污染物（如内分泌干扰物）时的效率、运行成本以及二次污染风险。这种多维度、量化的比较，极大地帮助我权衡了技术选型。阅读过程中，我感觉作者的知识结构非常扎实，他不仅精通化学和生物原理，对设备选型和自动化控制也有独到的见解。这本书的图示清晰，很多流程图和设备剖面图都标注得非常细致，即便是初次接触某个单元的新手，也能通过这些直观的辅助材料，迅速把握其核心原理和操作要点，真正做到了理论与实践的无缝对接。

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