冶金与材料制备工程科学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:国家自然科学基金委员会工程与材料科学部

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:2006-8

价格:60.00元

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isbn号码:9787030173188

丛书系列:

图书标签:

• 冶金工程
• 材料科学
• 材料制备
• 工程科学
• 金属材料
• 粉末冶金
• 铸造
• 热处理
• 材料工艺
• 金属材料工程

工业艺术的传承与未来：一部关于材料科学与工程的深刻探索 在人类文明的发展长河中，材料始终扮演着至关重要的角色。从石器时代的粗砺，到青铜时代的辉煌，再到如今的钢铁、半导体、纳米材料的时代，我们对物质世界的认知和利用程度，直接决定了文明的进步速度。而“冶金与材料制备工程科学”这个领域，正是连接基础科学研究与宏伟工程实践的桥梁，它不仅承载着人类对材料的古老智慧，更指引着我们走向无限可能的未来。 这部著作，并非仅仅是对现有材料知识的简单罗列，而是对材料科学与工程领域深邃内涵的一次全面梳理和前瞻性思考。它将带领读者深入理解，人类是如何从自然界的馈赠中，通过精妙的工艺和科学的原理，创造出满足各种复杂需求的先进材料。这其中，既有对传统冶金术精髓的挖掘，那些历经岁月沉淀的炉火纯青的技艺，是如何在现代科学的框架下得到升华和发展的；也有对前沿材料制备技术的剖析，那些纳米尺度上的奇迹，以及智能材料、生物材料等新兴领域的蓬勃生机。 历史的回响：从古老智慧到现代科学 本书的开篇，将引领读者穿越时空，回溯材料科学与工程的起源。我们会看到，早在史前文明，人类就已开始尝试对自然物质进行加工和改造，从而制造出工具、容器、武器，这些简单的材料创新，直接推动了社会生产力的发展和文明形态的演变。青铜时代的到来，标志着人类进入了金属时代，对铜、锡等金属的提炼和合金化，不仅带来了更坚固耐用的工具，也催生了社会分工的细化和战争形态的改变。 接着，我们将目光聚焦于钢铁的时代。从古代的炼铁技术，到工业革命时期大规模钢铁生产的实现，这是一个波澜壮阔的进程。这本书会详细阐述，高炉、转炉、平炉等冶金设备的革新，如何彻底改变了人类建造和制造的能力，使得摩天大楼、蒸汽机车、远洋巨轮成为可能。同时，对各种钢材性能的深入理解和合金化技术的不断发展，更是为机械制造、航空航天、交通运输等众多领域提供了坚实的基础。 然而，历史的车轮并未停歇。随着科学的进步，人们开始认识到，材料的性能并非仅仅由其化学成分决定，其微观结构、晶格排列、缺陷分布等因素同样起着决定性作用。这为材料科学的诞生奠定了基础，也促使传统的冶金学向更广阔的材料科学与工程领域拓展。本书将深入探讨，如何通过控制材料的微观结构，来优化其宏观性能，例如强度、韧性、导电性、导热性、耐腐蚀性等等。 科学的基石：理解材料的本质 要深入理解材料的制备与应用，就必须掌握其背后的科学原理。本书将细致地剖析构成材料的微观世界。从原子和分子的相互作用，到晶体结构的形成，再到材料在不同温度、压力、化学环境下的相变和性能变化，都将得到严谨而清晰的阐述。 原子结构与化学键合： 材料的最终性能，根源于其组成原子的电子结构和原子间的化学键合方式。本书将深入讲解离子键、共价键、金属键、范德华力等不同键合类型如何影响材料的硬度、熔点、导电性等基本性质。 晶体结构与缺陷： 大多数固体材料都呈现出晶体结构，其有序的原子排列方式决定了材料的许多宏观特性。本书将介绍常见的晶体结构，如立方体、六方体等，并深入探讨晶界、位错、空位等晶体缺陷如何影响材料的力学性能、扩散行为以及其他性能。 相图与相变： 材料在不同温度和成分下的相图，是理解和设计合金的关键。本书将讲解如何解读相图，以及材料在加热或冷却过程中发生的相变，如熔化、凝固、固态相变等，如何影响材料的组织和性能。 热力学与动力学： 材料的形成、演变以及反应过程，都遵循着热力学和动力学的规律。本书将阐释这些基本原理在材料制备和处理过程中的应用，例如如何通过热处理来调控材料的组织和性能，如何理解材料的腐蚀和失效机理。 制备的艺术：从宏观到微观的工艺探索 材料的制备，是实现材料性能的关键环节。本书将带领读者走进各种精密的制备工艺，它们如同工业艺术一般，将科学原理转化为触手可及的物质。 传统冶金工艺的现代化： 即使在今天，许多传统冶金工艺依然是生产大规模金属材料的基础。本书将深入讲解从矿石的选矿、提炼，到合金的熔炼、浇铸、轧制、锻造等一系列过程。同时，也会探讨这些传统工艺如何通过自动化、智能化技术以及新型冶金方法，在节能、环保和提高产品质量方面不断取得突破。 粉末冶金技术： 粉末冶金是一种独特的制备方法，通过将金属粉末在高温高压下烧结成型，可以获得许多难以通过传统熔铸方法获得的材料，如难熔金属、硬质合金、复合材料等。本书将详细介绍粉末制备、压制、烧结等工艺环节，以及其在航空航天、工具制造等领域的广泛应用。 薄膜与涂层技术： 在现代科技中，薄膜和涂层扮演着越来越重要的角色，它们可以赋予材料表面特殊的性能，如耐磨、耐腐蚀、导电、绝缘、光学等。本书将介绍物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电镀、喷涂等多种薄膜和涂层制备技术，并探讨其在电子、光学、保护等领域的应用。 快速凝固与非晶材料： 极高的冷却速率可以阻止材料结晶，形成具有特殊性能的非晶态（金属玻璃）材料。本书将介绍快速凝固技术的原理和应用，以及非晶材料在磁性、弹性等方面的独特性质。 增材制造（3D打印）： 作为一项颠覆性的制造技术，增材制造在材料制备领域也展现出巨大的潜力。本书将探讨不同3D打印技术（如激光熔融、电子束熔融、材料喷射等）在金属、陶瓷、聚合物等材料领域的应用，以及其在复杂结构制造和个性化定制方面的优势。 纳米材料制备： 纳米材料由于其独特的尺寸效应，表现出与块体材料截然不同的优异性能。本书将介绍多种纳米材料的制备方法，包括自组装法、模板法、机械化学法、气相法、液相法等，并探讨纳米颗粒、纳米线、纳米管、薄膜等不同形貌的纳米材料的制备与应用。 材料的演变：面向未来的挑战与机遇 材料科学与工程的发展，始终与人类社会的进步需求紧密相连。本书不仅回顾历史，更将着眼未来，探讨该领域面临的重大挑战和无限机遇。 可持续性与绿色制造： 随着全球对环境保护和资源可持续利用的日益重视，开发环保型材料、推广清洁生产工艺、实现材料的循环利用，成为材料科学与工程的重要使命。本书将探讨如何设计和制备环境友好型材料，以及如何通过绿色冶金和可持续制备技术，减少对环境的影响。 高性能与功能化材料： 航空航天、新能源、信息技术、生物医学等前沿领域，对材料的性能提出了前所未有的要求。本书将深入探讨如何通过材料设计和制备，开发出满足极端环境（高温、高压、强腐蚀）下的高性能材料，以及具有特定功能的智能材料（如形状记忆合金、压电材料、光敏材料等）。 新材料的探索与创新： 从量子材料到生物启发材料，再到智能响应材料，新材料的不断涌现，为人类社会带来了革命性的变革。本书将展望未来可能出现的新型材料，并探讨其潜在的应用前景。例如，在量子计算、人工智能、精准医疗等领域，对新型材料的需求将更加迫切。 数字化与智能化： 材料的设计、制备、表征和应用，正在与大数据、人工智能、机器学习等技术深度融合。本书将探讨如何利用计算材料学、高通量实验、数字孪生等技术，加速新材料的研发进程，并实现材料生产的智能化和柔性化。 结语 “冶金与材料制备工程科学”，这门学科的魅力在于其不断突破的边界和永无止境的探索精神。它既是人类智慧的结晶，也是通往未来的钥匙。本书旨在为读者提供一个全面而深刻的视角，理解材料科学与工程的过去、现在和未来。希望它能激发读者对材料世界的无限好奇，并鼓励更多有志之士投身于这一充满挑战与机遇的伟大领域，共同开创属于我们的材料新时代。

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我最近正在为一个复杂的材料失效分析项目头疼，手头上的几本参考书都显得有些力不从心，大多停留在理论层面，缺乏实际操作的指导性。直到我翻阅了这本大部头，简直像在迷雾中看到了灯塔。这本书最让我惊喜的地方，在于它对“焊接冶金”那一块的讲解，简直是教科书级别的精细。它没有简单地罗列焊缝缺陷的分类，而是深入剖析了热输入速率、冷却速率与晶粒组织演变之间的复杂关系，甚至引入了数值模拟在预测热影响区（HAZ）性能上的应用案例。书中穿插的一些流程图和表格，简直是工程师的“救命稻草”，我立刻对照着书里的建议，重新调整了我们实验室的焊接参数，效果立竿见影。更难得的是，作者在讨论这些尖端技术时，始终保持着一种谦逊的学术姿态，不断提醒读者实验条件的多样性和复杂性。读起来一点也不觉得枯燥，反而像是在听一位经验丰富的大师娓娓道来他的毕生所学。这本书的理论深度和工程实践性的结合，达到了一个令人赞叹的平衡点，强烈推荐给所有从事材料加工和结构件设计的朋友们。

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我关注这本书主要是因为它在“先进功能材料”这块的论述。市面上很多书籍对高分子、复合材料的介绍都比较零散，但这本书似乎试图构建一个更宏观的框架。我特别留意了它对“磁性材料的畴结构控制”那一节的阐述，内容翔实得超乎我的预期。作者不仅详细介绍了磁晶各向异性、磁致伸缩效应这些基础参数，还引入了微纳尺度下磁性颗粒的设计策略，包括表面钝化、形状各向异性对整体磁性能的影响。更具启发性的是，书中对“材料基因组计划”在材料设计中的应用进行了探讨，虽然这部分篇幅不长，但无疑为我们指明了未来材料研发的方向。在阅读过程中，我发现作者的知识体系非常庞大，他总能在不同的材料体系之间建立起联系，比如将半导体材料的能带理论，巧妙地迁移到解释某些金属间化合物的导电特性上。这种跨领域的融会贯通，使得整本书读起来充满了“打通任督二脉”的畅快感，极大地拓宽了我的研究视野。

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坦白说，我是一个对学术著作的实用性要求很高的人，很多理论书读完后感觉自己知道了很多，但真到动手做实验时，却无从下手。这本书却非常强调“工程化”的思维导向。举个例子，在讲解“高温合金的热腐蚀机理”时，书中不仅描述了氧化层的生长动力学，还花了大量篇幅来讨论如何通过改变合金成分（如加入铼、铼等贵金属元素）来提高抗热腐蚀性能的实际操作经验和限制条件。它不像某些文献那样只给出理想化的模型，而是清晰地列出了不同工业环境下（如燃气轮机、核反应堆）对材料的苛刻要求。我尤其欣赏书中对“材料表征技术”的介绍，它不仅仅是罗列了SEM、TEM、XRD这些仪器的名称，而是深入讲解了如何通过特定的测试模式来捕捉特定失效模式的微观证据，比如如何用透射电镜来精确测量析出相的尺寸分布。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的编写思路，让这本书的含金量倍增，是一本能真正指导我改进工艺参数、优化材料配方的宝典。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种磨砂的质感，拿在手里沉甸甸的，一看就是那种有分量的专业书籍。拿到手后，我立刻翻开了目录，嗯，内容覆盖的范围相当广，从基础的物理化学原理，到复杂的相图分析，再到具体的金属成型工艺，简直像是一本“武林秘籍”的索引页，让人对即将展开的知识之旅充满了期待。我特别关注了其中关于“先进陶瓷的烧结动力学”那一章，作者的切入点很新颖，没有陷入枯燥的公式推导，而是用了很多生动的实例来解释微观层面的变化。比如说，他对比了传统压制烧结和反应烧结的优劣，文字描述得非常直观，即便是初学者也能快速抓住核心要点。不过，说实在的，我最欣赏的还是书中对实验设计和数据分析的介绍，它不仅仅是告诉你“怎么做”，更深层次地教会你“为什么这么做”，这种对科学思维的培养，远比单纯的知识点罗列要珍贵得多。这本书的排版也很舒服，字体大小适中，图表清晰明了，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。总而言之，从拿到书的那一刻起，我就感受到了一种扎实、严谨的治学态度贯穿其中，这绝对是一本值得反复研读的工具书。

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说实话，我是一个对纯理论书籍有点抵触的人，总觉得那些密密麻麻的符号和公式让人望而生畏。但是，这本教材彻底改变了我的看法。它在讲解“扩散理论与晶界迁移”时，没有直接甩出一堆费希纳方程，而是从一个非常生活化的例子开始——想象一下两块不同浓度的糖水混合的过程，然后逐步引入浓差极、扩散系数等概念，逻辑链条非常顺畅。这种“由浅入深、层层递进”的叙事方式，使得原本抽象的物理化学过程变得具体可感。我花了整整一个下午啃完了关于“非平衡态热力学”的那部分，发现自己对能量耗散和系统稳定性有了全新的理解。书中对于各种材料结构缺陷的描述也极其到位，无论是位错的滑移与交割，还是孪晶的形成机理，配图都精准地捕捉了微观形貌的关键特征。这本书的价值在于，它不仅仅是知识的传递者，更像是一位耐心的导师，引导读者主动去探索背后的物理本质，而非仅仅停留在表面记忆公式。对于想打下坚实基础的研究生来说，这本书的价值无可替代。

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