传感工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:井口征士

出品人:

页数:136

译者:

出版时间:2001-1-1

价格:17.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030088628

丛书系列:

图书标签:

• 传感技术
• 传感器
• 工程应用
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• 测量技术
• 电子工程

现代材料科学与工程：从微观结构到宏观性能的探索 图书简介 《现代材料科学与工程：从微观结构到宏观性能的探索》是一部全面深入、兼具理论深度与工程实践性的教材与参考专著。本书旨在为材料学、化学工程、机械工程、物理学以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级本科生、研究生提供一个系统、前沿且高度实用的知识框架。全书以“结构-性能-加工-应用”这条材料科学的核心逻辑为主线，辅以最新的研究进展和案例分析，构建起一座连接基础科学理论与尖端工程应用的桥梁。 第一部分：材料科学的基石——结构与原子尺度 本部分聚焦于理解材料的内在本质，这是所有工程应用的基础。 第一章：晶体结构与缺陷理论 本章详细阐述了晶体结构的基本概念，包括晶格、基矢、密堆积结构（FCC, BCC, HCP）的几何描述及其在常见金属中的体现。重点深入探讨了晶体缺陷的分类、形成机制及其对材料宏观性能的决定性影响。从点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）的统计热力学，到线缺陷（位错）的几何学与应力场，再到面缺陷（晶界、堆垛层错）的能量与结构。特别强调了位错运动（滑移与攀移）在塑性变形中的核心作用，并引入了现代电子显微镜技术（如TEM）对缺陷结构的表征方法。 第二章：化学键合与能带理论 本章从量子力学的角度审视材料内部的相互作用。详细解析了离子键、共价键、金属键和范德华力的物理本质及其对材料导电性、熔点和机械强度的影响。深入讲解了固体能带理论，包括布洛赫定理、能带的形成、费米能级的位置。根据能带结构，系统分类了导体、半导体和绝缘体，为后续讨论电子材料和光电器件奠定了理论基础。 第三章：扩散、相变与动力学 材料的性能往往是动态演化的结果。本章聚焦于扩散在固态材料中的机理（Fick定律、原子机制）及其对热处理过程的控制意义。详细阐述了热力学驱动下的相变过程，包括形核与长大理论（如经典成核理论）、相图的解读与构建（二元、三元体系）。运用热力学和动力学原理，分析了固态反应、烧结过程中的物质迁移规律，并介绍了扩散在腐蚀和薄膜生长中的作用。 第二部分：四大材料体系的深度剖析 本书的第二部分将四大基础材料体系——金属、陶瓷、高分子和复合材料——作为重点案例，探讨其特定的结构-性能关系。 第四章：金属材料的结构与强化机制 本章聚焦于工程中最常用的金属合金。除了复习晶体学基础外，重点分析了固溶强化、晶界强化（Hall-Petch关系）、第二相粒子强化（沉淀强化、弥散强化）的微观机制。详细介绍了热处理技术，如退火、正火、淬火和回火，如何通过控制微观组织（如马氏体转变、珠光体/贝氏体形成）来精确调控强度、韧性和硬度。对常见结构钢、铝合金、钛合金的组织控制和应用进行了深入的实例分析。 第五章：陶瓷材料的制造、结构与断裂 陶瓷材料以其耐高温、高硬度和耐化学腐蚀性著称。本章侧重于陶瓷的粉体制备技术（如溶胶-凝胶法、共沉淀法）、成型技术（如干压、注浆）和烧结过程。重点分析了晶体结构缺陷（如晶界扩散慢、多孔性高）如何导致陶瓷的脆性行为。深入探讨了断裂力学在陶瓷中的应用，包括应力强度因子、断裂韧性的测量，以及氧化铝、碳化硅、氮化硅等先进陶瓷的性能优势与挑战。 第六章：高分子材料的链结构与粘弹性 高分子材料的独特性能源于其长链结构。本章详细解释了聚合反应的类型、分子量分布对性能的影响。核心内容在于链的构象、缠结、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的物理意义。引入了粘弹性理论，解释了高分子材料在时间-温度尺度上的松弛、蠕变和应力松弛行为。比较了热塑性塑料、热固性树干和弹性体的结构差异及其典型应用。 第七章：先进复合材料的设计与界面控制 复合材料是实现材料性能定制化的关键。本章阐述了纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维）和颗粒增强复合材料的力学性能预测模型（如混合律、逆混合律）。关键在于对界面（Fiber/Matrix Interface）的理解，界面设计如何影响载荷传递、界面脱粘和整体韧性。探讨了先进的复合材料制造工艺，如树脂传递模塑（RTM）和预浸料铺层技术。 第三部分：性能表征与前沿应用 本部分将视角转向如何精确量化材料性能，以及材料科学如何驱动新兴技术的发展。 第八章：材料的机械性能测试与断裂力学 本章系统介绍工业界和实验室中常用的机械性能测试方法：拉伸、压缩、弯曲、冲击试验和硬度测试。重点讲解了拉伸曲线的详细分析，包括屈服点、加工硬化指数、均匀延伸率等。深入引入线性弹性断裂力学（LEFM）的基本原理，解释了裂纹萌生、扩展和断裂的条件，并介绍了增量塑性区（如小裂纹尖端塑性区）对断裂行为的影响。 第九章：电学、磁学与光学性能 本章针对功能材料展开。在电学方面，详细讨论了介电常数、击穿强度，并深入探讨了半导体掺杂、PN结的形成与工作原理。在磁学方面，解释了磁畴、磁滞回线、居里温度，并介绍了软磁和硬磁材料的应用。在光学方面，讨论了光吸收、透射、反射的机制，以及材料在激光技术和显示技术中的应用基础。 第十章：材料的可靠性与环境行为 材料的长期使用性能至关重要。本章关注材料在实际服役环境中的退化机制。详细分析了腐蚀的电化学原理，不同腐蚀形态（均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂SCC）的辨识与防护策略。讨论了疲劳（高周疲劳与低周疲劳）、蠕变在高温环境下的影响，并引入了可靠性设计和寿命预测的概念模型。 第十一章：新兴材料与未来方向 本章展望了材料科学的前沿领域，包括纳米材料（量子点、纳米线）的尺寸效应和特殊性质；智能材料与自修复材料的设计理念；生物医用材料的生物相容性与降解性要求；以及先进计算模拟方法（如DFT计算、分子动力学模拟）在材料设计中的辅助作用。 本书结构严谨，逻辑清晰，力求在提供坚实理论基础的同时，紧密结合现代工程实际需求，是材料科学领域不可或缺的综合性参考读物。

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