工業設計－材料與製造入門指南. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:六合

作者:LESKO,JIM黃台生　譯

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20040901

价格:NT$ 450

装帧:

isbn号码:9789570384505

丛书系列:

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• 工业设计
• 材料
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• 入门
• 设计指南
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• 创新

现代材料科学与工程导论：从原子到宏观性能的探索 本书旨在为工程、物理和材料科学领域的初学者提供一个全面且深入的现代材料科学与工程基础框架。它超越了传统材料分类的局限，着重于理解材料的微观结构如何决定其宏观性能，并探讨如何通过先进的合成、加工和表征技术来设计具有特定功能的物质。 --- 第一部分：材料科学的基石——结构、性能与加工 本部分构建了理解材料行为的理论基础，强调结构在决定材料命运中的核心作用。 第一章：原子与晶体结构的基础 材料科学的起点在于对原子尺度的理解。本章详细介绍了原子电子结构、化学键的类型（离子键、共价键、金属键和范德华力）及其对材料宏观性质的影响。重点讲解了晶体结构的基本概念，如晶格、晶胞、晶面指数（密勒指数）和密堆积原理。内容深入到体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方最密堆积（HCP）等常见金属晶体结构的几何排列，并分析了这些结构如何影响材料的密度和导电性。此外，还将探讨非晶态材料（如玻璃）的短程有序特性。 第二章：晶体缺陷与材料性能的调控 理想晶体在现实中并不存在，正是缺陷赋予了材料独特的、可利用的工程特性。本章系统地分类和分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。着重分析了位错理论在解释金属塑性变形（滑移与孪生）中的关键作用。通过量化缺陷的浓度和迁移率，读者将理解如何通过热处理和合金化来控制材料的强度、硬度和蠕变行为。 第三章：材料的热力学与动力学基础 材料的相变和扩散行为是热力学控制的。本章介绍相图的概念，包括单组分和二元相图（如杠杆原理和冷却曲线的分析）。重点讲解吉布斯自由能、化学势在相平衡中的作用。在动力学方面，本章深入讨论原子在晶格中的扩散机制（替换式与间隙式扩散），并应用菲克定律来描述扩散过程，这对于理解烧结、渗碳、退火和氧化过程至关重要。 第四章：微观结构演变与加工工艺的耦合 本章探讨了加工过程如何改变材料的微观结构。内容涵盖了固态相变，如析出强化、析出物的形核与长大。重点讨论了加工硬化（形变强化）的机制，以及随后的退火、再结晶和晶粒长大过程对机械性能的恢复和重构。读者将学习如何通过控制热机械处理路径来定制材料的最终微观结构。 --- 第二部分：四大工程材料类的深度剖析 本部分将理论知识应用于四大核心工程材料类别，解析其独特结构与应用间的桥梁。 第五章：金属合金的结构与性能 金属是工程中最常用的材料，本章聚焦于合金设计。详细介绍铁碳合金体系（从纯铁到铸铁和钢），解释奥氏体、铁素体、渗碳体、贝氏体和马氏体的形成。重点阐述了热处理工艺——淬火、回火和正火——如何控制马氏体的形态与碳化物析出，从而实现高强度和韧性的平衡。此外，还将讨论非铁金属合金（如铝合金、铜合金、镍基高温合金）的强化机制和腐蚀行为。 第六章：陶瓷材料的硬度、脆性与高温应用 陶瓷材料以其优异的耐高温、耐腐蚀和绝缘特性著称。本章解释了陶瓷材料的离子/共价键特性如何导致其高模量和内在脆性。内容涵盖了传统陶瓷（氧化物、非氧化物）的制备，如粉末压制与烧结过程。深入分析了陶瓷中的增韧技术（如氧化锆的相变增韧），并探讨了结构陶瓷、生物陶瓷和功能陶瓷的应用前景。 第七章：高分子材料的粘弹性与流变学 高分子材料（塑料、橡胶、纤维）的行为由其长链结构和构象复杂性决定。本章详细阐述了聚合物的分子量、拓扑结构（线性、支化、交联）对玻璃化转变温度 ($T_g$) 和熔点的影响。重点介绍粘弹性理论，包括蠕变和应力松弛现象。本章还将区分热塑性塑料和热固性塑料的加工特性，并探讨纤维增强复合材料的力学性能预测。 第八章：复合材料的界面设计与性能增强 复合材料通过组合不同材料的优势来实现性能的协同效应。本章将复合材料分为颗粒增强、纤维增强和结构复合材料。核心内容在于界面科学——如何设计增强相与基体之间的界面结合，以有效传递载荷。详细分析了连续纤维和短纤维复合材料在各向异性载荷下的力学响应，并展望了自修复和智能复合材料的发展方向。 --- 第三部分：材料的表征、功能与未来趋势 本部分聚焦于如何“看清”和“利用”材料，并展望材料科学的前沿研究方向。 第九章：材料的表征技术——探查结构与成分 要理解材料，必须能准确测量其结构。本章系统介绍关键的材料表征工具： 1. 微观结构成像： 扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的基本原理、图像获取与分析。 2. 晶体结构分析： X射线衍射（XRD）在晶体结构鉴定、晶粒尺寸和残余应力分析中的应用。 3. 能谱分析： 能量色散X射线光谱（EDS）和波长色散X射线光谱（WDS）用于元素定性和半定量分析。 4. 热分析： 差热分析（DSC）和热重分析（TGA）在测量相变和热稳定性方面的应用。 第十章：功能材料的原理与应用 本章转向利用材料的特定物理响应。 电学与磁学材料： 导体、半导体（能带理论回顾）、绝缘体，以及铁磁性、反铁磁性和超导现象的基础。 光学材料： 介电常数、折射率，以及透明陶瓷和光纤材料的设计。 智能材料： 压电效应、磁致伸缩、形状记忆合金的工作原理及其在传感和驱动中的应用。 第十一章：材料的可持续性与前沿研究方向 面对全球资源挑战，材料的生命周期管理至关重要。本章讨论材料的环境影响、生命周期评估（LCA）以及循环经济原则在材料工程中的应用。最后，本章展望了尖端研究领域，包括：纳米材料（量子点、石墨烯的独特尺寸效应）、高熵合金（HEAs）的设计理念，以及利用人工智能和高通量计算加速新材料发现的“材料基因组计划”方法论。 --- 本书的编写风格力求逻辑清晰，理论深度适中，特别注重将复杂的微观机制与可测量的宏观性能联系起来。通过大量案例分析和跨学科的视角，旨在为读者提供一个扎实的平台，使其能够迎接未来工程设计中对材料性能的更高要求。

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这本书的装帧设计简直是工业美学的体现，封面采用了哑光处理，触感沉稳扎实，中央的烫金字体“工業設計－材料與製造入門指南”在光线下低调地闪耀着专业气息。内页的纸张选择非常考究，米白色的纸张既能保证长时间阅读的舒适度，又不会反光刺眼，这对于需要仔细观察图例和技术细节的读者来说至关重要。装订工艺也非常精良，平摊后可以轻松地在任何工作台上查看，不必担心书页合拢带来的阅读障碍。侧边看过去，书籍的厚度适中，内容似乎是经过了深思熟虑的精炼，没有冗余的废话，每一页都散发着知识的密度。尤其值得称赞的是，书脊的设计也融入了设计语言，那种硬朗与精密的线条感，让人在拿起它的瞬间，就能感受到它所承载的专业重量。我甚至注意到扉页上印制的一些小小的技术符号，这些细节的打磨，足见出版方对“工业设计”这一主题的尊重与理解，它不仅仅是一本教科书，更像是一件值得收藏的、具有设计价值的物品，从外到内都在诠释着“工业”应有的严谨与美感。

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翻开书本，首先映入眼帘的是清晰的目录结构，它像一张精心绘制的蓝图，将“材料”与“制造”两大核心板块划分得井井有条。我特别欣赏作者在章节划分上的逻辑性，似乎是遵循了从宏观理论到具体实践的递进路线。比如，在基础材料学部分，它并没有停留在枯燥的化学式罗列上，而是巧妙地穿插了不同材料在历史上关键设计案例中的应用场景，这种叙事方式让原本抽象的知识变得生动起来，仿佛历史课与工程学在此交汇。作者对不同材料特性的描述，无论是机械性能还是表面处理工艺，都力求用最直观的语言去解释其背后的物理原理，避免了过多的行业黑话，使得初学者也能迅速建立起对材料家族的认知地图。这种由浅入深、层层递进的编排，极大地降低了入门的门槛，使得读者可以稳扎稳打地构建自己的知识体系，而不是被海量信息淹没。

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从实用性的角度来看，这本书的价值是立竿见影的。我发现书后附带的索引和术语表设计得异常贴心和详尽，这对于需要快速查阅特定材料标准或制造公差范围的专业人士来说，是极大的便利。例如，当我需要迅速确认某一特定合金的耐腐蚀等级时，通过细致的索引定位，几秒钟内就能找到相关的表格数据，这避免了在浩瀚的资料中盲目搜寻的窘境。此外，书中的案例分析往往会提供具体的“设计限制与解决方案”的对比分析，这种结构性的引导，让我能够快速地将理论知识映射到实际项目设计中去。它不是那种读完一遍就束之高阁的书籍，更像是一本工作台上的工具书，它的内容组织方式鼓励读者反复查阅和交叉引用，确保了知识的长期留存和高频应用，充分体现了其作为“入门指南”的实用主义精神。

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这本书在图文排版上的处理达到了极高的水准，这对于一本面向工业设计的指南来说，是决定成败的关键因素。大量的工程图、剖视图以及实物照片被清晰地嵌入到相应的文字说明旁边，形成了一种“所见即所得”的阅读体验。我尤其赞赏那些复杂制造流程的示意图，它们通过精简的线条和关键的标注，将原本需要多页文字才能描述清楚的加工步骤，浓缩在一张图例中，效率极高。色彩的使用也极为克制和专业，主要集中在关键区域的强调和流程标记上，整体保持了工业设计图纸的冷静与客观。如果说很多技术书籍的图注是附庸于文字的，那么在这本书里，图示和文字是相互成就的，它们构成了一个完整的知识闭环。这种高信息密度的可视化呈现，极大地提升了学习效率，让人感觉不是在阅读一本说明书，而是在操作一个精密的虚拟模型。

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深入阅读后，我发现作者在探讨制造工艺时，展现出了一种超越教科书的广阔视野。它不仅仅教授“如何做”，更深入探讨了“为什么这样做”以及“在不同约束条件下如何权衡”。例如，在探讨注塑成型和3D打印的对比时，作者没有简单地褒贬任何一种技术，而是非常客观地分析了它们在成本控制、公差要求、批次大小以及后期处理等多个维度上的优劣势。这种批判性思维的引导，对于未来的设计师至关重要，因为它要求读者在学习技术的同时，必须建立起一套系统化的决策框架。书中还隐晦地提及了不同制造方法对可持续设计和供应链管理的影响，这显示出作者对当代工业设计前沿议题的深刻洞察，使得这本书的价值远远超出了一个简单的“入门指南”的范畴，更像是一本职业生涯初期必备的“策略手册”。

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