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出版者:高等教育

作者:王孝达

出品人:

页数:203

译者:

出版时间:1997-7

价格:14.30元

装帧:

isbn号码:9787040059717

丛书系列:

图书标签:

• 金属工艺
• 金属材料
• 材料科学
• 机械工程
• 制造技术
• 金属加工
• 工艺学
• 工业工程
• 金属热处理
• 焊接技术

《熔铸辉煌：材料科学前沿探索与应用》 图书简介 在人类文明的长河中，对物质的理解和驾驭能力始终是推动社会进步的核心驱动力。从燧石的打磨到硅芯片的精刻，材料科学的发展史即是人类智慧的演进史。《熔铸辉煌：材料科学前沿探索与应用》一书，旨在为广大学者、工程师以及对前沿科技充满热情的读者，提供一个宏大而精微的视角，审视当前材料科学领域最尖端的研究动态、突破性的技术革新以及它们在未来产业中的深远影响。本书聚焦于超越传统金属冶金范畴的广阔领域，深入探讨高分子、陶瓷、复合材料、纳米结构材料以及功能性智能材料的理论基础、制备工艺、性能表征与实际应用。 第一部分：新一代结构材料的革命 本书首先将目光投向对传统工程结构产生颠覆性影响的新型结构材料。我们不再仅仅依赖于单一的金属组分，而是通过精密的界面控制和微观结构设计，创造出具有前所未有性能组合的先进复合材料。 第一章：先进复合材料的设计与制备：本章详细阐述了纤维增强树脂基复合材料（FRC）和金属基复合材料（MMC）的基体选择、增强体铺设策略以及固化/烧结过程中的微观缺陷控制。重点讨论了碳纳米管（CNT）和石墨烯片层在提升层间剪切强度和抗疲劳性能方面的潜力。我们剖析了热压罐成型、树脂传递模塑（RTM）等复杂工艺中的流变学控制，并引入了基于有限元分析（FEA）的宏观力学行为预测模型。 第二章：陶瓷基复合材料（CMC）的热力学挑战：CMC因其卓越的高温稳定性和抗氧化性，成为航空航天和能源领域的核心材料。本章深入探讨了碳化硅（SiC）纤维与基体的反应阻碍机制，以及如何通过引入反应屏障层（如PyC/SiC双层结构）来解决氧化耦合问题。此外，对于新型非氧化物陶瓷如氮化硅（Si3N4）和硼化物的增韧技术，特别是裂纹偏转和桥接机制，进行了系统的理论建模。 第三部分：功能材料与信息技术的交汇 随着信息技术、生物医学和能源转化的需求激增，材料的角色已从被动承载转向主动响应和信息传递。《熔铸辉煌》的第三部分致力于解析这些“有思想的”材料背后的物理化学原理。 第三章：智能响应材料与自适应系统：形状记忆合金（SMA）和压电陶瓷是构建自适应结构的关键。本章细致区分了马氏体相变和有序-无序转变的动力学过程，并阐述了如何通过合金成分的精确调控来优化其回复应力和工作温度范围。对于磁致伸缩材料（如Terfenol-D），我们探讨了磁场与应变之间的耦合机制，及其在超声换能器和精密驱动器中的应用。 第四章：光电转换与存储的前沿：太阳能电池效率的提升依赖于新型半导体材料的发现。本章聚焦于钙钛矿太阳能电池（PSC）的研究热点，从卤化物离子的缺陷容忍度到界面电荷传输层的优化，系统性地分析了影响其长期稳定性的化学降解路径。同时，对相变存储器（PCM）中的硫系合金（如GST）的快速可逆相变机理及其在下一代非易失性存储中的地位进行了深入剖析。 第三部分：纳米尺度工程与表面科学 在纳米尺度上，材料的宏观属性被量子效应和极高的表面能所主导。本部分是全书最具挑战性但也最具创新性的部分，探讨如何精确控制原子和分子级别的结构。 第五章：纳米材料的绿色合成路径：传统纳米粒子制备往往依赖高温或强酸强碱。本章侧重于发展环境友好的合成方法，如水热法、溶剂热法以及电化学沉积法。尤其关注了如何利用生物分子（如多糖、蛋白质）作为模板或稳定剂，实现对纳米颗粒形貌和尺寸分布的精准控制，以满足生物医学成像和催化剂载体的要求。 第六章：表面改性与界面工程：材料的性能往往受限于其表面状态。本章深入探讨了原子层沉积（ALD）技术，通过其自限制性的反应机制，实现厚度精确到单原子层的薄膜生长，这对于微电子器件的栅氧化层和高选择性催化剂的构建至关重要。此外，对于疏水/超疏水表面的设计原理，如仿生荷叶效应，我们基于表面能和几何结构（Wenzel态与Cassie-Baxter态）进行了详细的建模对比。 第四部分：可持续性与循环经济中的材料创新 面对资源枯竭和环境压力，材料科学肩负着实现可持续发展的历史使命。本书的最后一部分关注如何使材料的生命周期更加“绿色”。 第七章：先进催化剂与能源存储材料：高效的催化剂是实现清洁燃料和减少工业排放的关键。本章详细讨论了单原子催化剂（SAC）的优势，即利用原子级分散的贵金属位点，极大地提高了原子利用率并增强了选择性。在能源存储方面，锂硫电池和固态电池的电极/电解质界面问题是核心瓶颈。我们分析了固态电解质（如LLZO、硫化物）的晶界电导率与界面阻抗的相互关系，以及如何通过原位光谱技术监控充放电过程中的副反应。 第八章：材料的生命周期评估与再制造：本书的收官之章强调了材料的“终结”——回收与再利用。我们介绍了先进的材料分离技术，特别是针对电子废弃物（E-waste）中稀有金属的高效湿法冶金和生物浸出技术。同时，探讨了如何利用增材制造（3D打印）技术对复杂失效零件进行精准修复和功能梯度材料的再制造，从而延长产品使用寿命，减少资源消耗。 《熔铸辉煌》不仅是一本介绍前沿材料的教科书，更是一份面向未来的技术路线图。它通过严谨的科学论述和对实际工程问题的深刻洞察，引导读者跨越学科壁垒，理解材料科学如何从根本上重塑我们的物理世界和技术格局。本书的阅读体验，将如同探索一块尚未被充分发掘的矿藏，其价值在于发现并激活隐藏在物质结构深处的无限潜能。

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我是在准备一个关于新型合金材料的研发项目时，朋友极力推荐我翻阅这本书的。起初我有些犹豫，因为市面上的同类书籍汗牛充栋，很多内容都停留在比较基础或陈旧的层面。然而，这本书的独到之处在于它对“热力学基础”和“相变动力学”的阐述，那简直是教科书级别的深度和广度。作者没有满足于仅仅罗列公式，而是深入挖掘了这些理论是如何影响到实际的铸造、锻造乃至粉末冶金过程中的微观晶粒形成与宏观性能的关联。特别是关于“非平衡态凝固”那一章节，它巧妙地结合了计算模拟的视角，将原本晦涩的扩散方程和界面能理论，用非常直观的方式呈现了出来，这对我解决实际生产中遇到的偏析问题提供了全新的思路。它提供的不仅是“是什么”，更是“为什么会是这样”的深层逻辑，对于需要从根本上理解材料行为的工程师来说，这本书无疑是架起了一座连接理论与实践的坚实桥梁。它要求读者投入精力去思考，但回报是丰厚的知识体系的构建。

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作为一名长期在自动化生产线上工作的技术人员，我最关注的是书籍中关于“过程控制与缺陷分析”的部分。这本书在这方面的表现，可以说是远超我的预期。它没有止步于传统的宏观缺陷分类，而是引入了大量的现代无损检测（NDT）技术的数据分析案例。比如，在超声波探伤结果的解读上，它不仅提供了标准的波形图谱，还结合了有限元分析（FEA）模型，解释了不同类型的孔隙、夹渣在声学耦合中的具体响应特征。这对我改进我们车间的实时在线监测系统提供了直接的理论指导。更让我感到惊喜的是，书中对“增材制造”（3D打印）中的金属粉末床的烧结动力学进行了详尽的讨论，这在很多老旧的金属材料教材中是完全缺失的。这本书显然是紧跟技术前沿的，它提供的数据和方法论，在当前的工业升级换代背景下，具有极强的时效性和应用价值。

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这本书的装帧设计真是令人眼前一亮，封面那种深沉的墨绿色调，搭配着烫金的字体，一下子就抓住了我的眼球。我是一个非常注重书籍“颜值”的读者，这本《金属工艺学》从拿到手的那一刻起，就给了我一种非常专业、严谨的心理预期。内页的纸张选择也很有讲究，厚实且略带哑光，即便是长时间阅读也不会感觉刺眼，这对于需要仔细研读图表和公式的专业书籍来说，简直是太贴心了。排版布局上，作者和出版社显然花了不少心思，文字和插图的留白处理得当，使得复杂的工艺流程图和微观结构照片得以清晰展示，这一点对于理解那些抽象的冶金学概念至关重要。我尤其欣赏它在关键术语旁标注的拉丁文或英文缩写，这为我们这些经常需要查阅国际文献的读者提供了极大的便利。总而言之，从物理层面来说，这是一本制作精良、令人爱不释手的教科书，让人有捧读的欲望，而不是仅仅把它束之高阁当作摆设。这本书的整体质感，完全符合一本经典技术手册应有的风范，让人感受到出版方对知识的尊重。

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坦率地说，这本书的阅读体验算不上轻松愉快，但绝对是受益匪浅的“痛并快乐着”。它的文字风格极其凝练，几乎没有冗余的叙述，每一个句子都像是经过千锤百炼的浓缩精华。这对于习惯了流畅叙事性文字的读者来说，可能需要极大的耐心去“解码”。我花了很长时间去适应它那种近乎于严苛的逻辑推进方式——每一节的内容都是对前一节的逻辑必然延伸，环环相扣，容不得半点跳跃性思维。比如，在讲解高熵合金的稳定性和构筑时，作者直接引入了贝叶斯统计方法来评估不同组元的偏好性，这要求读者必须对概率论和统计物理有基本的掌握。但正是这种对知识严谨性的坚守，使得这本书的知识体系异常稳固，当我试图去验证书中的某个结论时，发现其论证链条是无懈可击的。对于那些希望真正掌握金属学精髓，而不是停留在表面工艺操作的人来说，这种深度和密度是无可替代的。

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这本书给我的整体感受是，它更像是一部精心编纂的“工具箱”而非传统的“故事书”。它的结构组织非常系统化，仿佛是按照一个逻辑严密的实验流程来构建的知识体系。我特别喜欢它在每个章节末尾设置的“思考题与延伸阅读建议”。这些思考题往往不是简单的概念回忆，而是需要结合多个章节知识点进行综合推理的开放性问题，极大地激发了读者的主动探索欲望。例如，其中一道题要求读者设计一种热处理工艺来平衡高强度钢的屈服强度和韧性，并预测在特定载荷下的疲劳寿命曲线，这完全是在模拟真实工程场景下的设计挑战。而且，延伸阅读的推荐列表非常权威且前沿，直接指向了近五年内国际顶级期刊上的关键论文。这种引导读者自行构建知识地图的能力，是衡量一本优秀专业书籍的关键指标之一。这本书成功地培养了读者“像科学家一样提问和解决问题”的能力，而非仅仅是知识的接收者。

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