具体描述
本书是为适应机电工程类专业课程设置的调整的需要而编写的一本综合性教材。通过对现代化制造技术的主要内容进行综合提炼，简要介绍了现代制造领域的设计、制造、加工自动化和生产管理等技术，并对现代制造技术的发展做了简要介绍。
全书共分8章，主要内容有：现代制造技术的现状及关键技术、计算机辅助设计与制造技术、数控自动编程技术和加工过程仿真、柔性制造技术、工业机器人技术、计算机集成制造技术、现代生产管理技术及现代制造技术的发展等。由于现代制造技术涉及的内容极其广泛，学科跨度大，发展速度快，在保证通俗易懂的前提下，尽量做到内容全面、新颖。本书在内容处理上，着重介绍基本概念、基本结构、应用技术和发展现状。
本书可作为高职高专教育机电专业的教材,也可作为高等院校本科生相关专业的教材,以及相关专业技术人员的参考用书。
好的，这是一本关于《先进材料科学与工程基础》的图书简介，旨在全面介绍现代材料科学的核心概念、研究方法以及在工程领域的应用。本书面向材料科学、化学工程、机械工程等相关专业的高年级本科生和研究生，旨在提供一个扎实而深入的理论基础和前沿视野。 --- 先进材料科学与工程基础 导论：材料的本质与时代驱动力 本书开篇即探讨材料在人类文明进程中的核心地位，从古代的冶金术到当今的纳米技术，材料的进步始终是科技革命的基石。我们将定义“先进材料”的范畴，并着重分析当前驱动材料科学发展的关键需求，例如能源转型（高效储能与转化）、环境可持续性（可降解与循环材料）以及信息技术（半导体与光电子材料）的突破。 第一章将系统梳理材料科学研究的基本范式——“结构-性能-加工-应用”的闭环关系。我们不仅关注材料的宏观性能，更深入剖析其微观结构（从原子排列到晶界特征）如何决定宏观行为（力学、电学、热学特性）。 第一部分：晶体结构与缺陷工程 材料的性能根植于其内部的原子排列。本部分将详细阐述晶体结构基础。 第二章：晶体结构与对称性 本章从点阵理论出发，详细介绍布拉维点阵、晶体学符号（密勒指数）以及常见的晶体结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方密堆积（HCP）。重点讨论晶体的对称性及其对材料本征性质的约束。通过深入分析X射线衍射（XRD）的基本原理，指导读者如何通过实验手段确定未知材料的晶体结构。 第三章：晶体缺陷的分类与影响 材料性能的巨大差异往往源于缺陷的存在。本章将系统分类介绍零维、一维、二维和三维缺陷。 零维缺陷： 空位、间隙原子、取代原子（施主/受主），及其对扩散和电学性能的影响。 一维缺陷： 介绍位错（Dislocations）的类型（刃型、螺型、混合型）及其运动机制——滑移和攀移，这是理解金属塑性变形的关键。 二维缺陷： 晶界、孪晶界和相界，讨论晶界能及其对材料力学和电学行为的“双刃剑”效应。 本章的精髓在于缺陷工程：如何通过精确控制这些缺陷来优化材料性能，例如通过引入特定杂质强化合金，或通过控制晶粒尺寸来提升强度（Hall-Petch效应的深入探讨）。 第二部分：材料的热力学与动力学基础 材料的相变和演化过程受制于热力学驱动力和动力学速率。 第四章：材料热力学基础 本章聚焦于吉布斯自由能在材料科学中的应用。详细讨论相图（一元、二元相图）的构建与解读，特别是杠杆原理和冷却曲线分析。重点分析固溶体的形成条件、共晶反应、共析反应等关键相变。通过热力学分析，解释材料为何会倾向于形成特定的微观结构。 第五章：扩散与动力学 扩散是材料科学中最基础的动力学过程。本章从Fick定律出发，区分体相扩散、晶界扩散和表面扩散。详细阐述温度、浓度梯度和晶体缺陷如何影响扩散速率。随后，将扩散理论应用于实际工程问题，如热处理、渗碳、化学气相沉积（CVD）等过程的速率控制。 第三部分：四大类先进材料的性能与调控 本部分将理论框架应用于四大主要材料体系，探讨其特有的结构-性能关系。 第六章：金属材料的力学行为 本章超越传统的弹性/塑性概念，深入研究断裂力学。介绍应力强度因子、断裂韧性（$K_{IC}$）以及重要的断裂机制，如韧性断裂和脆性断裂。重点讨论疲劳（低周疲劳与高周疲劳）和蠕变现象，并介绍如何通过晶粒细化、固溶强化、沉淀强化和加工硬化等手段设计高强韧金属。 第七章：陶瓷材料的结构与特性 陶瓷材料的特点是高硬度、耐高温和良好的电绝缘性。本章阐述陶瓷的离子和共价键合特征，以及化学计量与非化学计量对电学和半导体制备的影响。重点分析陶瓷的断裂韧性提升策略，如引入第二相颗粒（增韧）和纤维增强（复合化）。讨论压电陶瓷的工作原理。 第八章：高分子材料的构象与粘弹性 高分子材料的性能与其分子链的长短、缠结程度和形态紧密相关。本章区分热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。深入探讨玻璃化转变温度（Tg）的概念及其对材料动态力学性能（粘弹性）的影响。介绍聚合反应动力学和高分子链的缠结对流变学行为的支配作用。 第九章：半导体与功能材料 聚焦于当代信息技术的核心——半导体物理。讲解能带理论，区分直接带隙和间接带隙材料。详细分析载流子输运机制，包括漂移和扩散。随后扩展至功能材料领域，包括： 磁性材料： 铁磁性、抗磁性、畴壁运动与存储原理。 光学材料： 介电常数、折射率、吸收与发射光谱，以及光电导效应。 先进复合材料： 界面设计在结构和功能复合材料（如金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料）中的关键作用。 第四部分：材料的加工、表征与设计前沿 第十章：材料的加工工艺与热处理 本章侧重于如何将材料转化为可用的工程部件。讨论金属的塑性加工（锻、轧、拉拔）如何影响最终的微观结构和性能。深入讲解热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对钢铁材料的微观组织演化的控制。对于陶瓷和高分子，讨论烧结、固化和成型技术。 第十一章：先进材料的表征技术 掌握表征手段是理解材料科学的必备技能。本章系统介绍： 微观结构分析： 扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的成像原理与元素分析（EDS）。 结构与成分分析： X射线衍射（XRD）和拉曼光谱。 热性能测试： 差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）。 力学性能测试： 疲劳试验机、拉伸试验与硬度测试。 第十二章：材料的计算模拟与人工智能辅助设计 展望未来，本章介绍计算材料学的前沿进展。包括第一性原理计算（DFT）在预测材料电子结构中的应用，以及分子动力学模拟（MD）在研究扩散和位错运动中的潜力。最后，探讨材料信息学（Materials Informatics）如何利用大数据和机器学习加速新材料的发现和性能预测。 --- 本书特点： 1. 理论深度与工程应用紧密结合： 每个章节的理论推导后，均配有详尽的工程案例分析，确保读者能将基础知识转化为解决实际工程问题的能力。 2. 强调微观结构控制： 全书贯穿“结构决定性能”的核心思想，引导读者关注如何通过加工手段控制材料的微观组织。 3. 跨学科视野： 覆盖了金属、陶瓷、高分子和功能材料四大领域，为构建全面的材料知识体系打下坚实基础。 4. 丰富的图表与习题： 配备大量高质量的相图、晶体结构图和实验数据图，章节末附有启发性的思考题和计算题，以巩固学习效果。
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