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出版者:上海华东理工大学

作者:黄惠忠

出品人:

页数:405

译者:

出版时间:2007-1

价格:42.00元

装帧:

isbn号码:9787562820017

丛书系列:

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• 表面化学分析
• 化学
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• 分析化学
• 材料科学
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• 电子显微镜
• 吸附
• 催化
• 界面科学

好的，这里有一份关于《工程材料的微观结构与性能》这本书的详细简介： --- 工程材料的微观结构与性能 探索材料科学的基石与前沿 《工程材料的微观结构与性能》是一部深入探讨现代工程材料科学核心原理的权威性著作。本书旨在为材料工程师、机械设计人员以及相关领域的研究人员提供一套全面、系统且与时俱进的知识体系，重点阐述材料的原子与晶体结构、微观组织演变、缺陷对性能的影响，以及如何通过控制这些微观特征来定制宏观性能。 本书内容横跨传统材料（金属、陶瓷、聚合物）与先进功能材料（复合材料、纳米材料），将理论基础与实际工程应用紧密结合，是理解和设计下一代高性能材料的必备参考书。 --- 第一部分：材料的微观基础与基本构型 本书的开篇部分，将读者带入材料科学的微观世界，奠定理解后续复杂现象的必要基础。 第一章：原子结构与化学键合 本章首先回顾元素周期表和电子结构理论，详细分析了不同类型的化学键——离子键、共价键、金属键和范德华力——是如何决定材料的内在属性。重点讨论了这些键合特性对材料的熔点、电导率和力学强度的基础性影响。此外，引入了电负性、轨道杂化等概念，为理解合金化和化合物的形成机制打下基础。 第二章：晶体结构与晶体学基础 本章深入探讨了固体材料的周期性排列——晶体结构。详细解析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）等常见晶格类型的几何特征。通过引入布拉维点阵、晶胞、晶面指数（Miller Indices）和晶向指数，为后续分析晶体塑性变形和衍射提供了精确的数学工具。本章还涵盖了非晶态材料（如玻璃）的结构特征，并对比了晶态与非晶态结构在热力学和动力学行为上的差异。 第三章：晶体缺陷的类型与影响 材料的性能往往不是由完美的晶体结构决定的，而是由缺陷所主导。本章系统地分类和描述了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界、孪晶界）和体缺陷。重点分析了位错在金属塑性变形中的核心作用，讨论了位错的类型（刃位错、螺位错）及其滑移机制。同时，探讨了点缺陷如何影响扩散过程和半导体材料的电学特性。 --- 第二部分：微观组织的热力学与动力学控制 本部分将焦点转向材料的演化过程，即如何在温度和时间的作用下，微观结构如何发生变化，以及如何通过热处理手段对其进行精确调控。 第四章：相图与热力学基础 相图是材料设计的基础语言。本章详细解读了单组分和多组分相图的构建原理，包括吉布斯相律的应用。重点分析了二元合金系统（如Fe-C系），讲解了共晶、共析、固溶线和化合物的形成。深入探讨了热力学驱动力（如吉布斯自由能最小化）如何控制相变的方向和顺序。 第五章：扩散机制与固态反应动力学 材料性能的改变，如强化、腐蚀或烧结，都依赖于原子的迁移——扩散。本章详细阐述了固态扩散的机理（包括空位机制、间隙机制），并引入菲克定律进行定量描述。随后，将扩散理论应用于固态反应，如界面反应速率、渗碳和脱碳过程，为理解热处理效果提供了动力学模型。 第六章：晶粒生长、形核与相变动力学 本章聚焦于微观组织形成的关键步骤。讲解了形核理论（均相与非均相形核）和长大理论（位错攀移、界面控制长大）。对于金属材料，系统分析了奥氏体向铁素体和渗碳体的转变（贝氏体和珠光体转变），并引入了C-曲线（时效曲线）的概念，用以指导淬火和回火工艺的设计。对于陶瓷和聚合物，探讨了玻璃化转变和结晶过程。 --- 第三部分：结构对宏观性能的决定性影响 本部分是本书的核心，将微观结构参数与材料在工程环境下的实际响应联系起来，涵盖了力学、电学、热学和服役性能。 第七章：金属的力学性能与强化机制 本章集中探讨金属塑性、强度、韧性和硬度。详细分析了位错运动的阻力来源，系统介绍了四大强化机制：固溶强化、加工硬化（形变强化）、晶界强化（Hall-Petch关系）和沉淀/第二相强化。还包括了对疲劳（低周与高周疲劳）、蠕变和断裂韧性的微观机理解释，并引入了断裂力学中的应力强度因子和断裂能概念。 第八章：陶瓷与聚合物的结构-性能关系 针对非金属材料，本章分析了其独特的结构特征如何决定其性能。 陶瓷： 探讨了离子键和共价键对高硬度、低塑性的影响。重点讨论了气孔率和晶界杂质对断裂韧性的严重削弱，以及如何通过微纳结构控制来实现增韧。 聚合物： 分析了链的缠结、结晶度以及交联密度对拉伸强度、模量和粘弹性的影响。对比了热塑性与热固性材料的微观差异。 第九章：先进材料与功能化微观结构 本章面向材料科学的前沿应用，探讨如何通过精细的结构设计来赋予材料特殊功能。 复合材料： 深入分析了纤维增强和粒子增强复合材料的性能各向异性，以及界面对载荷传递效率的关键作用。 功能材料： 讨论了磁性材料的畴结构、铁电材料的极化结构、以及半导体材料中掺杂对能带结构的影响。特别引入了梯度结构材料和多孔材料的设计原理，展示了微观尺度工程的巨大潜力。 --- 第四部分：分析技术与质量控制 要实现对微观结构的控制，必须依赖先进的表征手段。本部分介绍了用于解析材料内部结构的常用技术。 第十章：微观结构表征技术概述 本章系统介绍了用于获取材料微观信息的关键实验技术。 形貌与晶体结构分析： 详细讲解了扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）的工作原理及其在观察晶粒形貌、位错和界面结构中的应用。重点介绍了X射线衍射（XRD）在物相鉴定和晶格常数测定中的地位。 成分与化学分析： 阐述了能量色散X射线谱（EDS）和波谱仪（WDS）如何与电子显微镜联用进行元素分析和分布成像。 热分析与力学性能关联： 简要介绍了差示扫描量热法（DSC）和动态机械分析（DMA）在确定转变温度和粘弹性行为中的作用，以及如何将这些数据与微观结构变化对应。 --- 总结与展望 《工程材料的微观结构与性能》的最终目标是培养读者将“微观结构-处理-性能”三者进行系统化关联的工程思维。通过对结构本质的深刻理解，读者将能更有效地诊断材料失效，并以前瞻性的视角参与到新材料的研发与应用中去，确保所选材料能够在复杂和严苛的工程环境下，实现预期的使用寿命和功能要求。本书为读者提供了从原子尺度到宏观服役行为的完整认知框架。 ---

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这本书的写作手法，初看之下，颇有大家风范，行文流畅，逻辑推演层层递进，对于一个已经具备一定基础知识的读者来说，阅读起来是相当享受的。作者在阐述基本原理时，运用了大量的类比和历史背景介绍，使得抽象的概念变得具体可感。然而，这种“润物细无声”的叙事方式，在处理需要精确数学处理的章节时，就暴露出了它的局限性。例如，在讨论界面热力学平衡态的推导时，虽然文字描述得非常优美，但关键的偏微分方程的引入和求解步骤却是一笔带过，仿佛读者应该早已了然于胸。我不得不经常停下来，翻阅其他更专业的数学物理参考书来补足这部分缺失的细节。这让我对这本书的定位产生了疑问：它究竟是面向本科高年级学生的入门读物，还是面向研究生的进阶教材？如果是后者，这种对核心数学工具的“优雅回避”是不可取的；如果是前者，那么它又过于深入地涉及了许多高阶的物理概念。总而言之，这本书在“讲故事”和“做计算”之间，似乎更偏向了前者，缺乏那种硬核的、能支撑起复杂工程应用所需的数学骨架。

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说实话，我买这本书是冲着它那个听起来非常前沿的书名去的，想着能接触到一些关于物质表面相互作用的最新动态，尤其是关于新型催化剂的界面工程学进展。但读完前三章后，我的感觉是，内容组织上显得有些松散，缺乏一个清晰、强有力的主线来贯穿始终。它似乎将好几个不同领域的知识点堆砌在了一起，比如，一会儿讲晶体生长动力学，一会儿又跳到电化学反应的动力学模型，两者之间的衔接处理得不够平滑，需要读者自己去费力搭建逻辑桥梁。特别是在涉及复杂多相体系的描述时，作者似乎更倾向于罗列已有的公式和经验数据，而不是深入剖析其背后的物理图像。我尤其希望看到对界面能垒和弛豫过程的量化分析，以及如何用现代计算模拟手段去验证这些宏观结论，但这些部分在书中几乎是空白的。这本书更像是对某个特定研究方向的文献回顾汇编，而不是一部系统性的专著。阅读体验上，排版倒是清晰，图表制作也很规范，但图注和正文的对应关系有时需要反复对照，才能完全理解作者想表达的特定实验条件或理论假设。这使得阅读速度不得不放慢，而且心头总悬着一个问题：这些知识点是不是可以更高效地组织起来？

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我是在一个跨学科合作项目中，急需快速了解某一特定材料体系的表面润湿行为的背景知识，才购入了这本书。坦白说，这本书的广度是令人称赞的，它似乎试图涵盖了从静态结构到动态过程的所有重要方面。但是，这种“大而全”的取向，不可避免地导致了“深而不透”的问题。对于我迫切需要的那个核心问题——即在极高温度和高压环境下，该材料表面的原子重构机制——书中只用了一个简短的段落进行了概述，引用的文献也停在了十年前。这让我感觉这本书的更新速度远远落后于当前的研究前沿。更让我感到困惑的是，书中某些章节的论述逻辑似乎是基于一套过时的实验范式，比如，它过度依赖于低真空条件下的观测结果，却很少提及或深入分析现代X射线光电子能谱（XPS）或扫描隧道显微镜（STM）在高动态环境下的新发现。如果一本书的理论基础不能有效支撑或解释最新的实验现象，那么它的实用价值就会大打折扣。我希望它能更侧重于介绍那些已经被证实能够指导新材料设计的现代分析工具的应用案例，而不是对基础理论进行重复论述。

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这本新书一拿到手，我就被它那沉稳的封面设计吸引了。翻开扉页，浓厚的学术气息扑面而来，装帧精良，纸张的质感也相当不错，看得出出版社在制作上是下了功夫的。我原本是带着一点点好奇和期望来翻阅的，希望能找到一些关于基础物理学在材料科学中应用的新视角。然而，随着阅读的深入，我发现这本书的内容似乎更偏向于宏观的物理现象描述，对于我一直关注的微观尺度上的量子效应探讨着墨不多，这让我略感遗憾。比如，书中对某种晶格缺陷的解释，虽然详细描述了宏观性能的变化，但在原子层面的相互作用机制上，引用和论述就显得有些保守和泛泛。我期待的是一种更具突破性的、能结合最新实验观测结果的理论模型，但这本书似乎更像是一部经典的、教科书式的综述，侧重于梳理已有的成熟理论框架，而不是开拓新的研究方向。总体来说，对于初学者或者需要快速建立知识体系的读者来说，它无疑是一份扎实的参考资料，但对于资深研究人员而言，可能需要从中筛选出真正具有启发性的部分。它的语言风格是严谨而规范的，每一个论断都小心翼翼地加上了脚注或引用，体现了作者严谨的治学态度，但这种过于审慎的表述方式，有时候也削弱了理论推导过程中的那种“顿悟”的快感。

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这本书的装帧和印刷质量确实值得称赞，拿到手里很有分量感，适合在书房里郑重收藏。不过，抛开这些硬件条件不谈，从内容的可操作性角度来看，这本书对我这个动手能力较强的实践者来说，价值有限。它更像是一部纯理论的梳理，缺乏将理论与实际操作、仪器参数设置联系起来的桥梁。例如，当它描述某种光谱分析方法时，只是给出了理论峰位和能量分辨率的理想值，却没有讨论在实际实验室环境中，由于样品制备不均一性、仪器漂移或外部电磁干扰等因素，这些理论值会如何偏离，以及研究人员应如何通过调整实验参数来校准或补偿这些影响。我期待看到的是一种“从原理到操作再到数据解读”的完整闭环教学。这本书在这方面明显不足，它提供的是地图，但没有教我如何使用指南针和步法。因此，对于那些希望通过阅读本书后能立即改进实验方案或优化数据处理流程的读者来说，可能会感到有些意犹未返，需要再辅以大量的实验手册和操作指南才能真正将书中的知识转化为生产力。

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