具体描述
本书是由职工高等教育学会机电一 体化专业指定编写大纲和 机械工业出版社共同组织出版的成人大专机电一体化专业系列教材之一。
本书内容包括：材料的力学性能、金属的晶体结构和结晶、合金的结构和二元合金相图、铁碳合金及碳钢、钢的热处理、合金钢、铸铁、有色金属及其合金、非金属材料、铸造、锻压、焊接、切削加工、机械零件的选材及加工工艺分析、工程材料质量检验方法等十五章。本书所用名词、单位、符号等贯彻了最新国家标准，在编写中既注意了必要的基本理论知识，又突出了实用性。
本书可作为成人高校大专机电一体系专业教材，也可作为其它职业技术院校用书。
现代材料科学与工程导论 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学与工程领域的概览。它立足于材料的微观结构与宏观性能之间的内在联系，系统地阐述了各类工程材料的基础理论、特性、制备工艺以及在实际工程应用中的行为模式。本书内容覆盖了从晶体学基础到先进功能材料的广泛领域，力求以严谨的科学态度和清晰的逻辑结构，帮助读者建立起坚实的材料科学知识体系。 第一部分：材料科学基础 本部分聚焦于理解材料行为的本源。首先，我们将详细探讨原子结构与化学键合，这是决定材料宏观性质的微观基础。内容包括原子尺度的电子排布、离子键、共价键、金属键以及范德华力的形成机制及其对材料熔点、硬度、导电性的影响。 随后，我们将深入讲解晶体结构与缺陷工程。这部分将详细介绍晶体学的基本概念，如晶格、晶胞、密堆积结构（FCC, BCC, HCP）的构建与表征。重点分析点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的存在形式及其对材料塑性变形、导电性及力学性能的影响。理解位错运动是理解金属塑性加工的基础。 热力学与相图分析是连接材料成分与组织结构的关键桥梁。本书将从统计热力学角度阐述相变过程的驱动力，详述一元及二元相图的绘制与解读，包括固溶体、共晶、共熔反应等。特别强调杠杆原理的应用，用于定量分析特定温度和成分下的相含量与组织形态，这对材料的最终性能预测至关重要。 扩散理论作为材料随时间变化的动力学基础，将被详尽阐述。我们将对比菲克第一定律和第二定律，解释固态扩散的机理（取代式与间隙式扩散），并讨论温度、晶界和缺陷对扩散速率的增强作用，这直接关系到热处理工艺的设计。 第二部分：结构材料的力学行为 本部分专注于工程应用中最核心的力学性能。我们将从弹性与塑性变形的本构关系入手，详细分析应力-应变曲线的各个阶段，包括屈服强度、抗拉强度、韧性与延展性。 塑性变形的微观机制是本章的重点，深入探讨位错滑移与交滑移，以及加工硬化（形变强化）的本质。接着，本书会系统介绍断裂力学的基础。从宏观的静力学断裂到微观的疲劳与蠕变，我们将引入Griffith裂纹理论、应力强度因子（$K_{IC}$）的概念，以及Paris定律在预测疲劳寿命中的应用。对不同断裂模式（韧性断裂、脆性断裂）的微观形貌分析也将被充分讨论。 相变动力学与热处理是控制结构材料性能的关键技术。我们将详细分析铁碳合金（钢）的冷却过程中相变，如珠光体、贝氏体和马氏体的形成机制。深入剖析退火、正火、淬火和回火等基础热处理工艺对晶粒尺寸、组织均匀性和力学性能的精确调控作用。 第三部分：主要工程材料体系 本书将分类详述当前工程领域中最重要的几大类材料。 金属材料部分，在巩固了铁碳合金的基础上，拓展至非铁金属合金，如铝合金（侧重析出强化机制，如T6处理）、铜合金和钛合金（侧重孪晶变形与相变）。讨论如何通过成分设计和热机械协同控制来优化其比强度和耐腐蚀性。 陶瓷材料部分，首先介绍陶瓷材料的高模量、耐高温和绝缘性的微观基础（离子键和共价键的贡献）。详细区分结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅）和功能陶瓷（如压电陶瓷）。着重讨论陶瓷的致密化过程（烧结理论）以及其固有的脆性及其处理方法。 高分子材料（聚合物）的分析将集中于其长链结构、链缠绕与构象变化。区分热塑性塑料和热固性树脂的加工特性。深入分析粘弹性行为、老化现象以及交联密度对材料力学性能（如蠕变松弛）的影响。 复合材料作为下一代工程材料，将有独立章节介绍。重点分析纤维增强复合材料（FRP）的界面作用机制，以及如何利用取向和体积分数来设计具有特定各向异性的性能。 第四部分：先进功能材料与应用 本部分展望材料科学的前沿发展，聚焦于材料的特殊物理功能。 电学与磁学材料：阐述半导体材料的能带理论，区分直接带隙与间接带隙，以及掺杂对载流子浓度的影响。在磁性方面，深入探讨铁磁性、抗磁性、抗磁性、和磁致伸缩效应的微观机制（如磁畴壁运动），介绍软磁材料与硬磁材料的应用。 光学与电子功能材料：讨论光电效应、发光机理（如LED的工作原理）以及介电常数的物理意义。 腐蚀与表面工程：详细分析金属在环境中的电化学腐蚀机理，包括析氢反应和吸氧反应。介绍常用的缓蚀剂技术、电化学保护（牺牲阳极、外加电流）以及表面改性技术，如热喷涂、化学气相沉积（CVD）和离子注入，以提升材料的服役可靠性。 本书结构严谨，理论深度与工程实践相结合，配有大量的实例分析和精细的图表，旨在培养读者基于原子尺度理解宏观性能，并最终能够科学地选择、设计和处理工程材料的能力。它适用于材料科学与工程、机械工程、航空航天工程等相关专业的高年级本科生及研究生，同时也是工程技术人员进行材料性能分析与失效诊断的有力参考书。
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