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出版者:国防工业出版社

作者:高成秀

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:2005-2-1

价格:21.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787118038088

丛书系列:

图书标签:

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现代材料科学导论 作者： 张伟, 王芳 出版社： 科技高等教育出版社 出版年份： 2023年 ISBN： 978-7-04-062158-9 --- 丛书信息 本教材隶属于“新世纪高等工程教育系列教材”，旨在为工科院校，特别是材料科学、化学工程、物理学、以及相关交叉学科的本科生和研究生提供一套系统、前沿且深入的材料科学基础读本。本丛书强调理论与实践的紧密结合，突出工程应用导向。 --- 内容概述 《现代材料科学导论》是一本全面覆盖当代材料科学核心概念、基本原理及其前沿研究方向的权威性教材。全书共分四大部分，二十章，系统地阐述了从微观结构到宏观性能的内在联系，以及材料设计、制备与应用的完整链条。 第一部分：材料科学基础与晶体结构（第1章 – 第5章） 本部分着重于奠定坚实的理论基础。 第1章：材料科学概论 追溯了材料科学的发展历程，明确了材料在现代工程和社会发展中的战略地位。本章详细区分了传统材料（金属、陶瓷、聚合物）与先进材料（复合材料、智能材料）的定义、范畴和基本属性的差异。我们引入了“性能-结构-制备-性能”的闭环思维模型，为后续章节的学习做好铺垫。 第2章：原子结构与化学键 深入探讨了原子轨道杂化理论（$sp^3, sp^2, sp$）、电子构型对材料性质的决定性影响。重点分析了离子键、共价键、金属键和范德华力在不同材料体系中的主导作用及其对材料宏观力学、电学特性的塑造机制。引入了能带理论的初步概念，解释导体、半导体和绝缘体的能带结构差异。 第3章：晶体结构基础 这是理解固体材料的基石。本章详尽介绍了晶体学的基本概念，包括晶格、晶胞、晶面、晶向。重点解析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方最密堆积（HCP）等常见金属晶体结构，并计算了其原子堆积密度（APF）。此外，对非晶态、准晶态等非常规固态结构进行了比较分析。 第4章：晶体缺陷与结构 引入了材料性能的“非完美”根源——晶体缺陷理论。详细分类阐述了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错，包括刃位错和螺型位错的 Burgers 矢量）、面缺陷（晶界、孪晶界）和体缺陷的形成机制及其对材料塑性、导电性、扩散速率的影响。特别关注了位错运动在金属塑性变形中的核心作用。 第5章：晶体衍射与结构分析 介绍了确定材料微观结构的实验技术。重点讲解了X射线衍射（XRD）的布拉格定律、衍射峰的分析方法，用于晶体结构确定和晶粒尺寸估算。同时，对透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）的基本成像原理、如何用于缺陷观察和成分分析进行了初步介绍。 第二部分：热力学、动力学与相变（第6章 – 第10章） 本部分侧重于材料体系的稳定性和演化规律。 第6章：材料的热力学基础 运用吉布斯自由能、焓和熵的概念来判断材料体系的相平衡和稳定性。重点讨论了固溶体的热力学稳定性、相图的绘制原理（如杠杆定律的应用）以及化学势在界面平衡中的作用。 第7章：扩散现象 深入探讨了原子在固体中迁移的机理，包括固体的扩散机制（间隙扩散、替换扩散）。详细推导了菲克第一和第二定律，并分析了温度、晶界和缺陷密度对扩散系数的影响，这直接关系到热处理和烧结过程的控制。 第8章：相图与微观结构演化 基于热力学，本章重点分析了二元相图（如 Fe-C 系统的铁碳相图的简化版）。通过冷却曲线分析，解释了从熔融态到固态过程中，析出相的形成、共晶反应和共析反应。强调了相的类型、比例和分布如何决定最终材料的力学性能。 第9章：固态相变动力学 从非平衡角度研究相变的速率。介绍了形核理论（均匀形核与非均匀形核）和生长机制。利用阿伦尼乌斯方程分析相变速率对温度的依赖性，并结合冷却速率图（如 TTT 曲线）来指导热处理工艺的设计，实现对材料微观结构的精确调控。 第10章：陶瓷和聚合物的特殊相变 针对非金属材料，讨论了玻璃化转变温度（$T_g$）的概念及其对聚合物性能的影响。对陶瓷材料中的烧结过程，从粉末的致密化动力学和晶粒长大机制进行阐述。 第三部分：结构与性能的耦合（第11章 – 第15章） 本部分是连接微观结构与宏观工程性能的核心桥梁。 第11章：金属的力学性能 详述了材料在受力下的响应。涵盖了弹性变形（胡克定律）、塑性变形（屈服、加工硬化、流变）、断裂（韧性与脆性断裂的判据）。重点讨论了位错密度与屈服强度的关系（Hall-Petch 关系式）以及疲劳和蠕变的基本机制。 第12章：陶瓷材料的性能与断裂 探讨了陶瓷材料高硬度、高耐磨性和低塑性的本质原因。着重分析了陶瓷的断裂韧性（$K_{IC}$）的提高途径，如引入韧性相或纤维增强。详细介绍了陶瓷的烧结过程对气孔率和力学性能的影响。 第13章：聚合物的结构与性能 阐述了聚合物的分子链结构（线型、支化、交联）对材料粘弹行为的控制。解释了拉伸、蠕变、应力松弛等粘弹性现象。讨论了结晶聚合物的球晶结构、取向性对拉伸性能的增强效应。 第14章：电学与磁学性能基础 介绍了材料的电阻率、电导率、介电常数。重点分析了半导体材料的掺杂机制和费米能级的位置对载流子浓度的影响。在磁学方面，区分了抗磁、顺磁和铁磁性，并解释了磁畴、磁滞回线的形成和应用。 第15章：光学与热学性能 涵盖了材料对光（吸收、透射、反射）和热（热导率、热膨胀系数）的响应。分析了透明材料中光子与电子的相互作用，以及不同键合类型对热传导率的影响。 第四部分：先进材料与工程应用（第16章 – 第20章） 本部分面向前沿，关注新型材料的设计与实际工程挑战。 第16章：金属合金设计与热处理 深入探讨了合金化的目的（固溶强化、沉淀强化、晶界强化）。详细介绍了退火、正火、淬火和回火等关键热处理工艺，以及它们如何通过控制奥氏体分解来优化强度和韧性组合。 第17章：复合材料学导论 介绍了复合材料的分类（纤维增强、颗粒增强、结构复合材料）。重点分析了兰彻斯特准则在预测纤维增强复合材料轴向载荷分配中的应用，以及界面粘结对整体性能的决定性作用。 第18章：半导体与光电子材料 聚焦于集成电路和光电器件所需材料。讨论了硅基材料的制备挑战，如CZ法提拉单晶硅的缺陷控制。介绍了 III-V 族半导体材料在外延生长中的关键技术。 第19章：功能材料与智能响应 探讨了具有特定非结构依赖功能的材料。包括压电材料、形状记忆合金（SMA）的马氏体相变，以及磁流变液和电活性聚合物等智能材料的驱动原理。 第20章：材料的腐蚀、防护与可持续性 讨论了金属腐蚀的电化学机理，包括原电池和浓差电池的形成。介绍了缓蚀剂、涂层、牺牲阳极等防腐技术。最后，从循环经济角度，讨论了材料的可回收性、生物降解性材料的开发趋势与绿色制造工艺。 --- 教材特色 1. 结构清晰，逻辑严谨： 本书严格遵循“微观结构 $ ightarrow$ 热力学/动力学控制 $ ightarrow$ 宏观性能 $ ightarrow$ 工程应用”的逻辑链条，确保知识的系统性和层次感。 2. 强调跨学科融合： 深度融合了物理化学、固体物理、工程力学和化学工程的原理，体现现代材料科学的交叉学科本质。 3. 丰富的案例分析： 穿插了大量真实的工程案例，例如航空航天结构件的疲劳分析、半导体器件的失效模式等，帮助学生将理论知识与实际问题建立联系。 4. 图表与习题精良： 全书配有大量高质量的示意图、相图和显微照片。每章末尾设有启发性的思考题和计算题，以检验和巩固学生的理解程度。 --- 适用对象 主要对象： 材料科学与工程、冶金工程、高分子材料工程、化学工程及工艺等专业的本科生（大二至大三）。 次要对象： 物理学、化学等相关专业学生，以及需要系统了解材料科学基础的工科研究生。 --- 学习目标： 成功学完本课程的学生将能够独立分析常见工程材料的微观结构，运用热力学和动力学原理预测材料的相变行为，并根据特定工程需求，合理选择、设计和处理相关材料。

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从一个普通学习者的角度来看，这本书最打动我的地方，在于它所传递出的一种“专业自信”。很多时候，我们学习外语是为了沟通，但总感觉自己处于被动的地位，生怕说错话、写错术语。然而，这本书提供的语料库和练习场景，都是以“主导者”的视角来构建的——让你去解释、去说服、去指导、去辩论。例如，在介绍“CNC编程语言”的章节中，它设计的角色扮演是“资深工程师向新团队成员讲解核心参数设置”，这种定位瞬间提升了学习者的心理预期。读完它，我不再仅仅觉得自己是一个“懂点英语的机械学生”，而是更倾向于认为自己是一个“能够用英语清晰、精确地进行专业交流的未来工程师”。它不仅仅是教会了我语言的“怎么说”，更重要的是，它教会了我作为一名机械工程师，在国际交流中应该“如何思考和站位”，这种由内而外的气质转变，是任何一本普通词汇书都无法给予的宝贵财富。

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这本教材的排版简直是一场视觉盛宴！封面设计得极具现代感，那种冷静的蓝灰色调配上精确的几何线条，一下子就抓住了我的注意力，让人觉得这不是一本枯燥的工具书，而是一件值得细品的艺术品。内页的纸张质量也无可挑剔，那种微微的哑光处理，阅读时眼睛非常舒服，即便是长时间对着密集的专业词汇和例句，也不会有强烈的反光刺眼感。更让我惊喜的是，它在章节标题和重点词汇的强调上采用了大胆而富有设计感的字体组合，一些关键术语甚至被嵌入到了精心绘制的工程图示旁边，这种图文并茂的布局，将抽象的理论概念瞬间具象化了。编排上，每一课的学习路径都设计得非常清晰流畅，从基础词汇到复杂句式的过渡自然得像一条精心铺设的轨道，引导学习者毫不费力地深入下去。尤其值得称赞的是，它在章节末尾的“文化角”部分，不仅仅是简单地罗列了几个英文俚语，而是深入挖掘了英美工程文化中一些微妙的交流习惯和行业潜规则，这对于我们这些即将踏入国际工程领域的学生来说，简直是无价的“软技能”指南。整本书的装帧结实耐用，即便是经常翻阅和做笔记，也能保持原有的挺括，让人感觉物超所值。

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我对这本书的编辑思路感到由衷的敬佩，因为它完美地平衡了理论深度与实际应用广度。很多教材要么过于侧重基础语法，导致学完后“能聊天不能干活”，要么就是堆砌晦涩的术语，让人望而却步。但这本教程做到了精妙的拿捏。它将机械工程的知识体系（比如热力学、流体力学、材料科学）巧妙地拆解成一个个独立的语言模块，每个模块都像一个精密的零件，紧密地镶嵌在整体的教学框架中。我发现，通过学习其中关于“有限元分析报告”的语言结构，我不仅学会了新的动词和名词，还无形中巩固了对FEA原理的理解。这是一种双向赋能：语言学习促进了专业知识的内化，而对专业知识的深入理解又反过来强化了语言的准确使用。这种“润物细无声”的教学设计，体现了编著者高超的教育智慧和对专业领域的深刻洞察力。

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说实话，我拿到手的时候，对任何一本专业英语教材都抱有一种“能用就行”的保守态度，但这本书彻底颠覆了我的认知。它的内容组织逻辑简直像一个顶级的项目管理方案，每一步都踩得精准到位。我特别欣赏它在词汇讲解上的深度——它不仅仅告诉你这个词在机械工程中的对应中文，更会追溯这个词在不同历史阶段的语境演变，例如，关于“Stress”这个词的讲解，它清晰地区分了日常用语、材料力学和心理学中的细微差别，这种跨学科的对比分析，极大地加深了我对核心概念的理解。再说到例句，那些设计出来的模拟对话和技术文档片段，真实到令人难以置信！它们完全脱离了教科书式的矫揉造作，仿佛是我直接从某个国际研讨会的摘要里截取出来的，充满了当下最前沿的技术术语和地道的表达方式。作者显然深谙工程实践的脉络，他们设置的那些关于“故障排除流程”、“专利申请摘要”和“技术规格书”的翻译练习，其难度和专业性都远超一般的英语教材，这无疑是为我们未来在高强度的工作环境中做好了最严苛的“语言体能储备”。

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这本书的配套资源使用体验，简直是技术型学习者的福音。我通常对光盘或者在线资源持怀疑态度，但这个教程的配套音频和练习平台做得极其出色。音频的录制质量无可挑剔，发音者无论是美音还是英音，口音都极为纯正且清晰，语速掌握得恰到好处——既保证了专业术语的清晰度，又不至于慢到让人失去耐心。最棒的是那个交互式练习模块，它不是那种简单的“对勾”判断，而是引入了拖拽排序、语境填空甚至模拟邮件回复的功能。特别是模拟邮件回复部分，它会根据你输入的内容给出“专业度”、“语法准确性”和“语气恰当性”的即时反馈，这种反馈的细致程度，比我上过的任何一对一外教课都要来得直接和客观。它成功地将枯燥的应试训练，转化成了一种沉浸式的、仿真的职场交流体验，极大地提高了学习的内在驱动力。

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这类教材都差不多，算是有参考价值。

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