具体描述
本书是数控技术应用专业领域技能型紧缺人才培训系列教材之一，是根据教育部制定的“中等职业学校数控技术应用专业领域技能型紧缺人才培养培训指导方案”中核心教学与训练项目的基本要求和劳动与社会保障部制定的有关国家职业标准及相关职业技能鉴定规范而编写的。全书内容包括钳工、车工、铣工、磨工、刨工、装配工等工种的初级工实习课题，每个课题又包括数学目标、操作内容与步骤、注意事项等内容。本书图文并茂，形象直观，文字叙述简明扼要，通俗易懂。
本书可作为中等职业学校数控技术应用专业教材，也可作为职业院校机械类专业教材，还可作为机械工人岗位培训和自学用书。
本书配有电子教学参考资料包（包括：教学指南、电子教案及习题答案），详见前言。
现代工程材料基础与应用 本书旨在为工程技术人员、材料科学研究者以及相关专业学生提供一套全面、深入且具有实践指导意义的现代工程材料基础理论与应用知识体系。全书聚焦于当前工业界最为关注的高性能金属材料、先进高分子材料、功能性陶瓷材料以及复合材料的微观结构、宏观性能、制备工艺及典型应用案例。 --- 第一部分：材料科学的基石与微观结构解析 (Foundation and Microstructure Analysis) 第一章 晶体结构与缺陷工程 (Crystalline Structure and Defect Engineering) 本章系统阐述了固体材料的原子排列规律，从晶体学的基本概念入手，详细介绍了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）、密排六方（HCP）等常见晶格结构及其对材料宏观性能的初始影响。重点探讨了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的形成机制、运动规律及其在材料塑性变形、蠕变和断裂过程中的核心作用。内容涵盖了缺陷的定量分析方法（如X射线衍射的布拉格峰展宽分析）以及如何通过热处理和应变诱导机制来控制和利用这些微观缺陷以优化材料性能。 第二章 相图原理与热力学基础 (Phase Diagram Principles and Thermodynamic Basis) 深入解析了材料体系中相平衡的本质，从热力学第一、第二定律在材料系统中的应用出发，引入吉布斯自由能、化学势等概念。详细讲解了单组分、二元（如Fe-C、Cu-Ni系）及简单三元相图的解读方法，包括液相线、固相线、共晶点、共析点、包析点和非变质反应的识别。特别强调了相变动力学在实际制造过程中的重要性，如成核与长大理论，以及非平衡相的形成（如马氏体转变）。 第三章 材料的本征性能与表征技术 (Intrinsic Properties and Characterization Techniques) 本章聚焦于材料的基本物理化学性能，包括电学性能（导电率、介电常数）、磁学性能（磁化曲线、磁滞回线）和热学性能（热导率、比热容）。同时，详细介绍了现代材料表征的前沿技术：扫描电子显微镜（SEM）及其能谱分析（EDS）、透射电子显微镜（TEM）用于高分辨结构分析、X射线光电子能谱（XPS）用于表面化学态分析，以及原子力显微镜（AFM）在纳米尺度形貌研究中的应用。 --- 第二部分：高性能金属材料的冶金与强化 (Metallurgy and Strengthening of High-Performance Metals) 第四章 钢铁材料的微观组织控制 (Microstructural Control of Steels) 本章聚焦于现代工业中应用最广泛的钢铁材料。详细阐述了碳素钢、低合金钢、高合金钢（不锈钢、工具钢）的成分设计原则。重点解析了奥氏体、铁素体、贝氏体和马氏体的形成条件、结构特点及力学性能。深入探讨了热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对组织和性能的调控机制，特别是残余应力、淬火脆性和韧性之间的权衡。 第五章 铝、钛及特种合金 (Aluminum, Titanium, and Special Alloys) 针对航空航天、汽车轻量化领域，本章系统介绍了轻质高强金属。深入分析了铝合金（如2xxx、7xxx系）的时效强化机理和疲劳特性；钛合金（如Ti-6Al-4V）的相变行为及高温性能。此外，涵盖了镍基高温合金（单晶、定向凝固技术）和磁性合金（软磁、硬磁材料）的微观结构设计与应用。 第六章 金属材料的塑性加工与连接 (Plastic Working and Joining of Metals) 论述了金属材料的塑性变形过程，包括冷/热加工对晶粒度和加工硬化的影响。重点介绍了锻造、轧制、挤压等主要成形工艺的力学原理和设备选择。在材料连接方面，详细分析了现代焊接技术（如MIG/TIG、激光焊、电子束焊）中的冶金反应、热影响区（HAZ）的形成与控制，以及钎焊、扩散连接的优势与适用范围。 --- 第三部分：先进高分子与复合材料 (Advanced Polymers and Composite Materials) 第七章 高分子材料的结构、性能与加工 (Structure, Properties, and Processing of Polymers) 本章从聚合物的分子链结构（线性、支化、交联）入手，解释了结晶度、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）如何决定高分子材料的宏观力学性能和使用温度范围。详细介绍了热塑性塑料（PE、PP、PVC、PET）和热固性塑料（环氧树脂、酚醛树脂）的特性。重点阐述了注塑、挤出、吹塑、压延等主要成型工艺的设备原理和模具设计基础。 第八章 结构与功能复合材料 (Structural and Functional Composite Materials) 系统阐述了复合材料的界面科学与性能增强机理。重点分析了纤维增强复合材料（FRC），包括碳纤维增强环氧树脂（CFRP）和玻璃纤维增强塑料（GFRP）的层合板理论（古典层合板理论）。深入探讨了金属基复合材料（MMC）和陶瓷基复合材料（CMC）的制备技术（如反应烧结、原位合成）。此外，介绍了先进功能性复合材料，如压电复合材料、阻尼材料和导电高分子复合体系。 --- 第四部分：功能材料、腐蚀与可靠性 (Functional Materials, Corrosion, and Reliability) 第九章 陶瓷材料与半导体基础 (Ceramic Materials and Semiconductor Fundamentals) 本章区分了传统结构陶瓷与先进功能陶瓷。详细讲解了氧化物（如Al2O3, ZrO2）、非氧化物陶瓷（如SiC, Si3N4）的制备方法（粉末冶金、反应烧结）和高硬度、高耐磨性的来源。在功能陶瓷方面，阐述了铁电体、压电体、热敏电阻的电学特性及其在传感器和执行器中的应用。简要介绍了半导体材料（Si, GaAs）的能带理论及其在电子器件中的基础作用。 第十章 材料的腐蚀、失效分析与防护 (Corrosion, Failure Analysis, and Protection) 深入分析了金属材料在不同环境下的腐蚀机理，包括电化学腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）、高温氧化和应力腐蚀开裂（SCC）。介绍了材料失效分析的系统方法论，包括断口形貌的观察与识别（疲劳、蠕变、脆断、过载）。针对腐蚀问题，详细介绍了缓蚀剂的应用、表面防护技术（电镀、热喷涂、化学气相沉积CVD）及涂层材料的选择。 第十一章 材料的可靠性与寿命预测 (Material Reliability and Lifetime Prediction) 本章面向工程应用的安全要求，阐述了材料的疲劳与蠕变特性。重点介绍基于S-N曲线、应变寿命法等手段的疲劳寿命评估。引入断裂力学（线性弹性断裂力学LEFM）的基本概念，如应力强度因子（K）和断裂韧性（J积分），用于评估裂纹扩展风险。最后，讨论了材料全生命周期管理中的无损检测（NDT）技术在质量控制中的应用。 --- 总结： 本书结构严谨，理论与工程实践紧密结合，内容涵盖了从基础微观结构到先进复合材料的广阔领域，旨在构建读者坚实的材料科学知识体系，并提升其在现代制造业中进行材料选择、工艺优化及失效分析的能力。
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