材料科学基础

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出版者:上海交大
作者:胡赓祥,蔡洵,戎咏华编著
出品人:
页数:462
译者:
出版时间:2010-5
价格:49.50元
装帧:平装
isbn号码:9787313024800
丛书系列:上海交通大学材料科学与工程系列
图书标签:
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具体描述

《材料科学基础(第3版)》写了材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能和应用之间相互关系的新兴学科,它将金属、陶瓷、高分子等不同材料的微观特性和宏观规律建立在共同的理论基础上,对生产、使用和发展材料具有指导意义。《材料科学基础(第3版)》是材料科学与工程专业的基础理论教材,属上海市普通高校“九五”重点教材建设项目,并且列入“2003年度国家精品课程”。其内容包括:材料的微观结构,晶体缺陷,原子及分子的运动,材料的范性形变和再结晶,相平衡及相图,材料的亚稳态,材料的物理特性等,着重于基本概念和基础理论,强调科学性、先进性和实用性,介绍材料科学领域的新发展,注意应用理论于解决实际问题。《材料科学基础(第3版)》第三版是在教学实践和学科发展的基础上,对第一、二版内容作了适当的修改和补充,以适应教学之需。

《材料科学基础(第3版)》既是材料科学与工程或相关专业的教材,也可用作从事材料研究、生产和使用的科研人员和工程技术人员的参考书。

好的,以下是《材料科学基础》之外的一本虚构的、关于高级功能材料的微观结构与宏观性能调控的图书简介,力求详实且具有专业性。 --- 《晶格塑形与能带调控:下一代功能材料的精密设计原理》 图书简介 核心主题: 本书深入探讨了固态物质中原子排列的精微变化(晶格畸变、缺陷工程)如何系统性地、可预测地影响材料的宏观电学、光学、热学及力学性能。它超越了传统材料科学对基本结构-性能关系的描述,聚焦于利用先进的计算模拟和原位表征技术,实现对材料性能的亚纳米级精确控制。 目标读者: 本书面向材料科学、凝聚态物理、电子工程、化学工程及相关交叉学科的高年级本科生、研究生以及从事前沿材料研发的科研人员和工程师。 全书结构与内容深度: 本书共分六个核心模块,共计二十章,力求构建一个从理论基石到尖端应用的完整知识体系。 第一部分:晶格动力学与缺陷工程的理论基石 (The Theoretical Foundation) 第一章:周期性势场中的电子行为重述: 摒弃标准的能带理论模型,引入非周期性环境下的电子局域化与态密度重构。重点剖析晶格振动(声子谱)如何受点缺陷和位错的影响,特别是界面和表面效应如何打破布洛赫定理的适用性,导致材料性能的非线性变化。深入探讨强关联电子系统中轨道杂化对电荷输运的影响。 第二章:晶体缺陷的分类、形成能与迁移动力学: 详述点缺陷(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)的热力学稳定性。本书将重点放在动力学模拟上,通过分子动力学(MD)和蒙特卡洛(MC)方法,精确计算不同温度和应力场下,缺陷在晶格中的迁移能垒,这是理解材料蠕变和电荷捕获机制的关键。 第三章:应力场与晶格应变梯度: 探讨应变工程的精髓。详细阐述薄膜沉积、异质结生长过程中产生的内禀应力梯度如何影响载流子有效质量和光学带隙。引入梯度材料理论 (Gradiometry Theory),分析应变梯度对材料力学响应(如硬化行为)的非经典影响。 第二部分:电子输运的结构敏感性 (Structure-Sensitive Electronic Transport) 第四章:杂化与掺杂的量子效应: 不仅关注掺杂浓度,更侧重于杂质的化学环境。分析不同价态杂质与基体晶格的共价键合强度对电荷俘获截面的影响。引入准粒子理论来描述在高度有序缺陷阵列中,电子散射截面的变化规律。 第五章:晶界与界面作为电荷通道: 剖析在多晶体和异质结中,晶界层(Grain Boundary)的原子重构如何形成高导电性或高阻性通道。通过第一性原理计算,模型化特定晶界(如Σ3, Σ9 孪晶界)的界面能和界面态密度,并将其与宏观霍尔测量结果相关联。 第六章:热电材料的微观调控策略: 聚焦于塞贝克系数 (Seebeck Coefficient) 的微观机制。阐述如何通过引入纳米析出相或调控晶格缺陷(如高熵合金中的无序化),实现对声子平均自由程的急剧缩短(低热导率),同时保持电子的有效传输(高电导率),实现“声子玻璃——电子导体”的调控目标。 第三部分:光与电相互作用的能带工程 (Band Engineering for Optoelectronics) 第七章:量子限制效应与激子动力学: 针对二维材料和量子点,详细解析尺寸效应如何导致能带边缘的蓝移。深入探讨激子(电子-空穴对)在受限空间内的束缚能、辐射复合率及其受界面缺陷猝灭的机制。 第八章:钙钛矿材料的结构-光致发光调控: 重点分析有机-无机钙钛矿材料中存在的离子迁移和晶格弛豫。利用密度泛函理论(DFT)结合分子动力学,模拟在电场作用下空位和间隙离子的动态行为,解释其光致发光效率随时间衰减的内在物理原因,并提出抑制机制。 第九章:拓扑绝缘体与表面态的精确界定: 介绍了拓扑不变量在材料分类中的应用。重点讨论如何通过表面化学修饰或界面应力,精确调控拓扑表面态的狄拉克锥的线性度与费米能级位置,以实现高效的低能耗自旋电子学应用。 第四部分:力学性能的界面与尺寸效应 (Mechanical Performance and Size Effects) 第十章:位错源与塑性变形的起始: 颠覆传统塑性理论中“位错在晶格内自由运动”的假设。本书侧重于位错源(如表面台阶、内禀空位团簇)的激活能,并探讨在微纳尺度下,表面对位错线能的影响机制。 第十一章:纳米晶材料的晶界强化机制: 分析晶粒尺寸远小于位错平均自由程时的Hall-Petch 关系的反转。通过细致的晶界扩散和晶界滑移模型,解释超细晶粒和纳米晶材料的超高强度来源,以及如何设计稳定且具有低扩散率的晶界结构。 第十二章:疲劳与断裂的微观裂纹萌生: 聚焦于局部应力集中点(如第二相粒子/基体界面、夹杂物)处的原子层面的塑性不均匀性。引入吉布斯自由能和应变能密度的概念,精确预测裂纹萌生的临界局部应变。 第五部分:先进表征与计算方法的融合 (Integration of Characterization and Computation) 第十三章:原位/非原位电子显微技术: 详细介绍球差校正透射电镜(STEM)在分辨亚埃级缺陷和局部分子结构中的应用。重点讲解EELS(电子能量损失谱)如何用于获取局域价态和化学键合信息,以及如何将TEM/STEM图像数据与DFT计算结果进行反向验证。 第十四章:中尺度模拟:相场法与有限元分析: 讲解相场模型(Phase-Field Method)在模拟晶粒生长、合金析出和相变过程中的优势。结合有限元分析(FEA),将微观缺陷信息映射到宏观结构响应,实现多尺度材料设计。 第十五章:机器学习在材料结构空间中的导航: 介绍如何利用高通量计算生成的数据集,构建高斯过程回归(GPR)或神经网络模型,快速预测特定晶格畸变模式下的目标性能参数,加速新材料的筛选过程。 第六部分:跨界功能材料的结构设计 (Design Principles for Cross-Disciplinary Materials) 第十六章:多铁性材料中的应力-电荷耦合: 探讨铁电畴壁和反铁磁结构之间的共轭耦合机制。通过机械应力调控畴壁位置,实现对电极化和磁化强度的协同控制,构建新型传感器件。 第十七章:高熵合金(HEA)的无序强化与局域结构: 聚焦于HEA中“高熵效应”带来的结构弛豫和局域短程有序(SRO)。利用X射线吸收精细结构(XAFS)分析局域原子配位环境,解释其优异的抗辐照和高温蠕变性能。 第十八章:生物材料的界面生物相容性: 分析植入式材料表面粗糙度、电荷分布和晶体缺陷如何影响蛋白质吸附和细胞粘附。引入表面能和界面湿润度的精确计算,指导生物活性涂层的设计。 第十九章:催化剂的活性位点工程: 阐述在负载型催化剂中,载体-活性相界面上的电子结构重构对反应活性的决定性作用。如何通过精确控制活性相纳米颗粒的尺寸和晶面暴露,优化反应中间体的吸附能。 第二十章:展望:自适应与智能材料的晶格设计: 总结结构敏感性原理在形状记忆合金、应力诱导相变材料中的前沿应用,并展望基于时空变化的动态晶格调控技术。 --- 总结: 本书旨在为读者提供一套结构导向、计算赋能的功能材料设计思维框架,强调微观结构变化是理解和突破材料性能瓶颈的终极钥匙。

作者简介

目录信息

第1章 原子结构与键合 1.1 原子结构 1.1.1 物质的组成 1.1.2 原子的结构 1.1.3 原子的电子结构 1.1.4 元素周期表 1.2 原子间的键合 1.2.1 金属键 1.2.2 离子键 1.2.3 共价键 1.2.4 范德瓦耳斯力 1.2.5 氢键 1.3 高分子链 1.3.1 高分子链的近程结构 1.3.2 高分子链的远程结构第2章 固体结构第3章 晶体缺陷第4章 固体中原子及分子的运动第5章 材料的形变和再结晶第6章 单组元相图及纯晶体的凝固第7章 二元系相图及其合金的凝固第8章 三元相图第9章 材料的亚稳态第10章 材料的功能特性参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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这本书将不是很复杂的东西讲的过于无意义的复杂化了。而且根本没有直击要害。拿楼上的三元相图举例。看此书基本很烧脑而且效率极低,如果看三元相图非常推荐去谷歌搜浙江大学的一个三元相图的ppt,明眼人一眼就看出来好与坏。如果想学习材料个人建议在谷歌各路ppt都要比看这一...

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用户评价

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《材料科学基础》这本书,让我对材料科学这个庞大的学科领域有了系统性的认知。它以一种由浅入深、层层递进的方式,带领读者领略材料世界的奇妙。书中关于相变理论的讲解尤为精彩,它解释了材料在加热或冷却过程中,原子如何重新排列,形成新的晶体结构或相,而这一过程对材料的最终性能有着决定性的影响。我特别对书中关于钢的热处理章节印象深刻,它详细描述了奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体等不同相在钢中的形成过程,以及它们如何赋予钢不同的硬度和韧性。书中还对金属的凝固过程进行了详细的阐述,解释了枝晶的形成以及如何通过控制凝固速率来优化铸件的微观结构。此外,书中对材料的电学性能的讲解也让我受益匪浅,它解释了金属、半导体和绝缘体在导电性上的巨大差异,以及这些差异背后的微观机制。这本书让我明白,材料的电子结构是决定其电学性质的关键。

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《材料科学基础》这本书,绝对是材料科学领域的入门佳作,但其深度和广度远超普通入门读物。它以一种非常系统和全面的方式,构建了材料科学的知识框架。我尤其欣赏书中关于晶体学和衍射的内容,它不仅介绍了各种晶体结构,还解释了如何利用X射线衍射来确定晶体结构,这让我明白“看得见”的材料背后,隐藏着多么精密的原子排列。书中对于缺陷的深入探讨,让我明白“不完美”才是材料展现出各种奇妙性能的关键。例如,金属的塑性变形很大程度上依赖于位错的运动,而半导体的导电性则与晶格缺陷密切相关。书中对材料加工工艺与性能关系的阐述也极为精辟,它说明了不同的加工方法(如锻造、轧制、挤压、铸造)如何影响材料的微观结构,进而影响其力学、热学、电学等性能。我特别对书中关于合金相图的讲解印象深刻,它像一张地图,指引着我们在不同温度和成分下,材料会呈现出怎样的相,这对于材料的设计和应用至关重要。

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《材料科学基础》这本书,简直是开启了我对物质世界奥秘探索的一扇窗。翻开这本书,我立刻被它严谨的逻辑和清晰的结构所吸引。从最基本的原子结构和化学键讲起,循序渐进地深入到晶体结构、缺陷、相变等核心概念。作者的讲解方式非常巧妙,不是生硬地堆砌公式和理论,而是穿插了大量生动的例子和图示,比如描述金属的晶格结构时,用了积木堆叠的比喻,让我这个初学者一下子就抓住了要点。更让我惊喜的是,书中对于不同材料的分类和特性讲解得非常透彻,从金属、陶瓷、高分子到复合材料,每一种材料的形成机制、微观结构与其宏观性能之间的关系都被描绘得淋漓尽致。我尤其喜欢关于陶瓷部分的内容,它详细解释了陶瓷为何具有高硬度、高耐温性,同时也揭示了其脆性背后的微观原因,这让我对日常生活中陶瓷制品的优缺点有了更深刻的理解。书中关于材料性能与应用之间的关联分析也让我受益匪浅,例如,它解释了为什么钛合金适用于航空航天领域,而聚合物则广泛应用于包装工业,这种基于科学原理的解释,让我看待身边的材料时,多了一份专业和洞察。总而言之,这本书不仅是一本教科书,更像是一位循循善诱的老师,用最通俗易懂的方式,带领我一步步走进材料科学的殿堂。

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《材料科学基础》这本书,让我对构成我们世界的物质有了前所未有的深入认识。它不仅仅是理论的讲解,更是一种对材料“生命周期”的全面剖析。从材料的源头,即原料的提炼和制备,到其在特定条件下的微观结构演变,再到最终的性能表现和失效分析,这本书都进行了详尽的阐述。我非常喜欢书中关于材料表征技术的部分,比如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等,这些技术如何帮助科学家“看清”材料的内部结构,从而揭示其性能背后的秘密。书中对于相变动力学的讲解也让我大为受益,它解释了晶粒长大、析出相等过程的时间依赖性,这对于控制材料的微观结构和最终性能至关重要。我特别对书中关于热处理对钢性能影响的章节印象深刻,它详细说明了淬火、回火等过程如何改变钢的相组成和微观结构,从而赋予其不同的硬度、韧性和强度。这本书让我意识到,材料的性能并非一成不变,而是可以通过科学的方法进行精细调控的。

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《材料科学基础》这本书,让我深刻体会到材料科学的魅力所在——它连接着微观世界的原子排列与宏观世界的万千应用。书中对材料在环境因素影响下的行为进行了深入的分析。例如,书中关于材料的耐高温性能的讨论,解释了为什么有些材料在高温下会软化、变形甚至熔化,而有些则能保持其结构和性能。我特别对书中关于氧化和腐蚀的章节印象深刻,它揭示了材料是如何在化学或电化学作用下发生退化的,以及如何通过改变材料成分或表面处理来提高其耐腐蚀性。书中还介绍了材料的阻燃性,以及如何通过添加阻燃剂来降低材料的易燃性,这对于保障公共安全具有重要的意义。此外,书中对材料的热膨胀、热导率等热学性能的讨论也让我对材料在不同温度下的表现有了更全面的认识。这本书的价值在于,它不仅教授了理论知识,更培养了我们从材料角度去分析和解决问题的能力。

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我最近一直在寻找一本能够系统性地梳理材料科学基本原理的著作,《材料科学基础》恰好满足了我的需求。这本书的深度和广度都让我印象深刻。它没有回避那些看似枯燥的物理化学原理,而是将它们巧妙地融入到材料的性能解释中。例如,在讲解热力学在材料科学中的应用时,作者不仅介绍了相图的概念,还深入剖析了自由能、焓、熵等因素如何影响材料的稳定性和相变过程。我特别对书中关于扩散的内容印象深刻,通过对菲克定律的详细阐述,我理解了原子如何在材料内部迁移,以及这一过程对材料性能(如退火、渗碳等)的决定性作用。此外,书中对材料失效机理的探讨也十分精彩,从断裂力学到疲劳,再到腐蚀,每一个环节都提供了详实的理论依据和实际案例。读完这一部分,我对材料的可靠性和寿命有了全新的认识。这本书的另一个亮点在于其丰富的案例研究,从高性能合金到先进陶瓷,再到功能性高分子,作者选取了许多具有代表性的材料,详细分析了它们的微观结构、加工工艺以及最终的应用表现。这种理论与实践相结合的写作方式,极大地提升了阅读的趣味性和学习的效率。

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读完《材料科学基础》这本书,我感觉自己仿佛拥有了一双能够“看透”材料的眼睛。它不仅仅是一本关于材料的教科书,更像是一本关于“物质变形记”的科普读物。书中对材料在不同温度、压力、应力条件下的行为进行了深入浅出的分析。我特别着迷于书中关于材料在高温下的行为的讨论,比如蠕变现象,它解释了为什么在高应力、高温环境下,材料会随着时间缓慢变形,这对于设计承受高温的工程部件至关重要。书中对材料的疲劳损伤的解释也让我警醒,它揭示了即使在远低于屈服强度的应力下,材料也可能因为反复加载而发生断裂,这让我对桥梁、飞机等关键结构的安全有了更深的敬畏。书中还详细介绍了不同材料的耐腐蚀性,并阐述了腐蚀的机制和防护措施,这对于延长材料的使用寿命,减少资源浪费具有重要的现实意义。这本书的逻辑非常严谨,从宏观现象到微观机制,层层递进,让我能够清晰地理解材料科学的精髓。

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作为一名对材料科学充满好奇的读者,我必须说《材料科学基础》这本书是一次令人愉悦的学习体验。它不仅仅是知识的堆砌,更像是一次思维的引导。作者在叙述过程中,总能巧妙地将复杂的科学概念分解成易于理解的组成部分。我尤其欣赏书中在介绍金属材料时,对晶体缺陷(如空位、间隙原子、取代原子、位错)的详尽论述。通过生动的图示和形象的比喻,我仿佛看到了原子层面的“不完美”如何深刻地影响着金属的强度、塑性和延展性。书中对加工工艺对材料微观结构和性能影响的分析也让我大开眼界。例如,冷加工如何引入位错,从而提高材料强度,而退火又如何消除这些位错,恢复材料的塑性。这种对“形变”与“恢复”之间微妙平衡的解读,让我对金属的“韧性”有了更深的理解。此外,书中关于高分子材料的介绍也十分引人入胜,它解释了链的缠结、交联等结构如何决定了塑料的弹性、刚性和热稳定性,让我对生活中常见的塑料制品有了全新的视角。书中对复合材料的讨论更是将不同材料的优势巧妙结合,展现了材料科学的无限可能。

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我对《材料科学基础》这本书的评价是,它不仅是一本知识宝库,更是一门关于“物质语言”的启蒙。作者以一种非常平易近人的方式,将那些晦涩难懂的科学原理变得触手可及。书中对于材料的宏观性能(如强度、硬度、韧性、延展性、弹性模量)与其微观结构(晶体结构、晶界、位错、相等)之间的联系进行了精彩的阐述。我特别喜欢书中关于陶瓷材料的讲解,它解释了陶瓷的高硬度和脆性为何与离子键和共价键有关,以及这些键的特性如何限制了其原子在受力时的位移。书中关于高分子材料的部分也极具启发性,它描绘了高分子链的缠结、结晶以及交联等结构如何影响塑料的拉伸性能、耐热性和溶剂抵抗能力。这本书还对不同类型的复合材料进行了系统性的介绍,分析了它们如何通过组合不同组分来获得比单一材料更优越的性能。书中对这些材料的“协同效应”的分析,让我看到了材料科学的创新潜力。

评分

我不得不说,《材料科学基础》这本书的编写质量极高,它以一种既严谨又生动的方式,呈现了材料科学的核心内容。书中对材料的力学性能的探讨是我最感兴趣的部分之一。它不仅介绍了强度、硬度、塑性、韧性等基本概念,还深入剖析了这些性能背后的微观机制,例如,金属的塑性变形是如何通过位错的滑移和攀移实现的。书中对断裂力学的介绍也让我印象深刻,它解释了裂纹的萌生和扩展是如何导致材料失效的,以及如何通过控制材料的微观结构来提高其抗断裂能力。此外,书中对材料的耐磨性、抗疲劳性等方面的分析也十分详实,这些都是工程应用中至关重要的性能指标。书中还详细介绍了不同材料的加工性能,如切削加工性、焊接性、成形性等,这些都直接关系到材料能否被有效地制造成所需的零件。这本书的逻辑清晰,结构合理,非常适合作为深入学习材料科学的起点。

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书不错,就是我发现材料是个大坑啊。基本是基于现象的研究。

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莫等白尽了少年头……

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特别讨厌这本书

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你是我爷爷,让我过了吧!!!

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特别讨厌这本书

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