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出版者:西南交通大學齣版社

作者:童誌平

出品人:

頁數:239

译者:

出版時間:2006-9

價格:23.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787811044119

叢書系列:

圖書標籤:

• 工程化學
• 化學實驗
• 基礎化學
• 化工基礎
• 實驗教學
• 高等教育
• 大學教材
• 分析化學
• 物理化學
• 應用化學

《材料性能與製備導論》 本書旨在為化學、材料科學、物理學以及相關工程領域的初學者提供一個係統而全麵的材料性能與製備基礎知識框架。我們深入探討瞭材料的微觀結構如何決定其宏觀性質，並詳細介紹瞭多種關鍵的材料製備技術。 核心內容概述： 第一部分：材料的微觀結構與宏觀性能 原子與分子世界的基石： 本部分首先迴顧瞭原子結構、化學鍵閤（離子鍵、共價鍵、金屬鍵、範德華力）以及分子間作用力的基本概念。我們將這些微觀層麵的知識與材料的宏觀錶現緊密聯係起來，例如，不同化學鍵的強度直接影響材料的熔點、硬度和導電性。 晶體結構與非晶態材料： 深入解析瞭金屬、陶瓷和聚閤物等材料常見的晶體結構，包括點陣、基元、晶麵和晶嚮的概念。我們將通過具體的實例，如麵心立方（FCC）、體心立方（BCC）和六方密堆積（HCP）結構，解釋它們如何影響材料的力學性能，如延展性和強度。同時，我們也探討瞭玻璃、橡膠等非晶態材料的結構特點及其獨特的性能。 缺陷與性能的關聯： 材料的性能並非隻由理想結構決定，缺陷的存在至關重要。本部分詳細介紹瞭點缺陷（空位、填隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界、層錯）的類型、形成機製以及它們對材料力學性能（如屈服強度、加工硬化）、擴散行為和電學性質的影響。我們將通過理解位錯的運動來解釋金屬的塑性變形。 相圖的解讀與應用： 相圖是理解多組分材料行為的關鍵工具。本書將係統性地介紹二元相圖的構成元素，如純組元、固溶體、化閤物、共晶反應、共析反應等。通過對相圖的學習，讀者將能夠預測在不同溫度和成分下材料的相組成和微觀結構，從而指導材料的退火、固溶處理等熱處理工藝，優化材料性能。我們將以經典的鐵碳相圖為例，深入分析鋼和鑄鐵的相變過程及其對性能的影響。 力學性能錶徵： 本部分重點介紹瞭評價材料抵抗外力作用能力的各項力學性能指標，包括彈性模量、泊鬆比、屈服強度、抗拉強度、伸長率、斷麵收縮率、硬度（布氏、洛氏、維氏）以及衝擊韌性。我們將詳細闡述拉伸試驗、硬度試驗等典型試驗的原理和操作，並解釋如何從試驗數據中獲取有用的信息。同時，也會初步介紹疲勞和蠕變等與時間相關的力學行為。 熱學與電學性能： 探討瞭材料的導熱性、比熱容、熱膨脹係數以及導電性、介電常數、電阻率等關鍵熱學和電學性能。我們將分析這些性能與材料內部微觀結構（如電子結構、晶格振動、載流子類型和濃度）之間的聯係。例如，金屬的良好導電性源於自由電子的流動，而陶瓷的絕緣性則與其離子鍵和電子的束縛有關。 光學與磁學性能： 介紹材料與光相互作用的現象，如反射、摺射、透射、吸收和散射，以及由此産生的顔色、透明度、熒光等光學性質。同時，我們也深入研究材料的磁性，包括順磁性、抗磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性，並解釋這些磁行為與材料內部電子自鏇和軌道運動的關係。 第二部分：關鍵材料製備技術 金屬材料的製備： 詳細介紹金屬冶煉的基本原理，包括礦石的富集、還原以及閤金的熔煉。重點闡述鑄造（砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造）、鍛造（模鍛、自由鍛）、軋製、擠壓、拉拔等成形工藝，分析不同工藝對材料微觀組織和性能的影響，以及熱處理（退火、正火、淬火、迴火）在改善金屬材料性能中的作用。 陶瓷材料的製備： 介紹陶瓷原料的準備（球磨、混閤）、成型（壓製、注漿、擠齣）和燒結過程。我們將探討燒結溫度、時間、氣氛等因素如何影響陶瓷的緻密度、晶粒生長和最終性能。同時，也會涉及先進陶瓷的製備技術，如等離子噴塗、粉末冶金等。 高分子材料的製備： 深入講解聚閤反應（自由基聚閤、離子聚閤、縮聚、加聚）的機理，以及由此産生的不同分子量分布和結構。介紹高分子材料的加工成型方法，如注塑成型、擠齣成型、吹塑成型、壓延成型和縴維紡絲等。我們將分析這些工藝如何影響高分子鏈的排列和取嚮，進而影響材料的力學和熱學性能。 復閤材料的製備： 復閤材料因其優異的性能組閤而備受關注。本部分將介紹縴維增強復閤材料（如碳縴維增強聚閤物、玻璃縴維增強聚閤物）和顆粒增強復閤材料的製備方法，包括層壓成型、纏繞成型、真空輔助樹脂灌注（VARTM）等工藝。我們將重點講解基體與增強體的界麵結閤對整體性能的重要性。 薄膜與錶麵處理技術： 介紹製備功能性薄膜和改性材料錶麵的關鍵技術，包括物理氣相沉積（PVD，如濺射、蒸發）、化學氣相沉積（CVD）、溶膠-凝膠法等。我們將闡述這些技術如何控製薄膜的厚度、組成和微觀結構，以及它們在電子、光學和防護塗層領域的應用。 本書特色： 理論與實踐緊密結閤： 在講解理論知識的同時，穿插瞭大量實際應用案例，幫助讀者理解材料科學在工程領域中的重要作用。 圖文並茂，深入淺齣： 大量使用圖錶、示意圖和顯微照片，力求將復雜的概念以最直觀的方式呈現給讀者。 循序漸進，邏輯清晰： 內容組織從基礎概念到復雜技術，由微觀到宏觀，結構嚴謹，便於讀者係統學習。 強調性能與結構的關聯： 貫穿全書的核心思想是理解材料的微觀結構如何決定其宏觀性能，為讀者提供一個深入的視角。 本書適閤所有對材料性能、製備及其應用感興趣的學生和從業人員。通過學習本書，讀者將能夠建立起紮實的材料科學與工程基礎，為後續更深入的專業學習和研究打下堅實的基礎。

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這本書，說實話，剛拿到手的時候，我還有點忐忑。畢竟“基礎”兩個字，總讓人擔心是不是過於陳舊或者理論性太強，畢竟現在很多新齣的教材恨不得把最前沿的技術都塞進去。然而，當我翻開第一章，那種紮實而嚴謹的感覺立刻抓住瞭我。它沒有急於展示那些炫酷的工業應用，而是花瞭大量篇幅去夯實化學反應動力學和熱力學的基本原理，用圖錶和公式把那些抽象的概念講得清晰透徹。比如，在講解反應速率常數的溫度依賴性時，作者居然能用一種近乎講故事的方式，把阿倫尼烏斯方程的由來和物理意義娓娓道來，而不是簡單地拋齣一個公式讓讀者死記硬背。我記得有一次實驗預習，我在一個關於催化劑選擇性的問題上卡住瞭很久，去查瞭好幾本參考書都沒找到滿意的解釋。最後，還是在這本書的某個小節裏，通過對過渡態理論的深入剖析，我茅塞頓開。那種感覺，就像是撥開瞭一層迷霧，看到瞭問題的本質。這本書的編排邏輯，是層層遞進的，知識點之間的銜接極其自然，完全符閤一個初學者建立完整知識體係的需求。它不是一本工具書，而更像是一位循循善誘的良師，耐心地引導你走過化學世界的每一個關鍵路口。

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這本書的語言風格，透露齣一種非常資深、卻又極其謙遜的學術態度。它很少使用那種誇張的、鼓吹性的詞匯來形容某個理論的“偉大”或某個實驗的“重要性”。相反，作者的敘述是沉穩而客觀的，仿佛在陳述一個已經被時間檢驗過的真理。我特彆喜歡它在引入一些較難的概念時，會先從一個非常貼近生活的現象或者一個簡單的宏觀觀察入手。例如，在討論界麵現象時，它不是直接給齣吉布斯吸附等溫綫，而是先描述瞭肥皂是如何清潔汙垢的，以及為什麼有些液體容易鋪展而有些會聚成球。通過這種“由果溯因”的教學方式，使得原本高冷的物理化學知識瞬間變得生動起來，也更容易被大腦吸收和記憶。這本書的價值，在於它建立瞭一種“可解釋性”的知識體係，而不是簡單地提供一個“答案”。讀完之後，你會發現自己不再是死記硬背公式的機器，而是對化學過程的驅動力和內在邏輯有瞭更深刻的洞察力，這對於後續學習更深入的專業課程是極其寶貴的財富。

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老實講，這本書的“實驗”部分，纔是真正讓我颳目相看的地方。很多實驗教材，無非是把操作步驟羅列齣來，讓你對著清單一步步做，齣瞭問題也隻知道是哪裏操作失誤。但《工程化學基礎實驗》的處理方式完全不同。它更像是在進行一場科學探究，而實驗操作隻是驗證假設的手段。每一個實驗的設計都緊密圍繞著一個核心的科學問題。比如，在進行酸堿滴定時，它不滿足於簡單的滴定終點判斷，而是要求我們記錄並分析滴定麯綫的斜率變化，並結閤溶液的離子強度變化來解釋緩衝區的形成。這種深度，讓我從單純的“操作員”變成瞭一個“思考者”。我記得我們在做氣液平衡實驗時，指導老師讓我們先根據理論預測平衡分壓，然後記錄實際數據。結果我們的實際數據和理論值總是有偏差，一開始大傢都很沮喪。後來翻閱教材中關於非理想氣體行為的討論，纔意識到是我們忽略瞭高壓下氣體間的範德華力修正。這本書的價值就在於，它教會你如何在實驗中發現理論的局限性，並引導你去探究背後的科學機製。這種注重實驗思維訓練的編寫風格，對於培養未來工程師的嚴謹態度至關重要。

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這本書最讓我感到“實用”的地方，在於它對誤差分析和數據處理的重視程度。在很多基礎教材中，誤差分析往往是一筆帶過，告訴你“注意實驗誤差”，然後就沒有然後瞭。但《工程化學基礎實驗》為此專門設置瞭一個很長的章節，係統地介紹瞭係統誤差和隨機誤差的區分，以及如何運用標準差、置信區間等統計工具來量化實驗結果的可信度。更重要的是，它不僅僅停留在理論層麵，而是緊密結閤實驗案例進行講解。比如，在分析某個重結晶實驗的收率時，它會給齣具體的計算模闆，教你如何將測量儀器的精度限製、樣品稱量的微小偏差等都納入最終的誤差報告中。這讓我深刻理解到，在真實的工程環境中，一個“完美”的結果是不存在的，如何科學地報告和接受誤差，纔是專業素養的體現。這種深入到工程實踐層麵的訓練，使得這本書不僅僅是一本學習化學知識的教材，更是一本關於“如何做科學實驗”的入門指南。它彌補瞭純理論學習中經常齣現的“紙上談兵”的缺陷。

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我必須承認，這本書的排版和插圖，一開始讓我有些失望，它沒有追求那種花裏鬍哨的現代感。封麵樸實無華，內部的插圖很多都是綫條勾勒的示意圖，甚至有些圖看起來有點“復古”。但是，當你真正沉下心去閱讀，就會明白這種選擇的良苦用心。那些看似簡單的插圖，往往是最能抓住核心的。比如，在講解相圖時，它沒有用那些五顔六色的三維渲染圖，而是用最簡潔的等高綫和剖麵圖，把多組分係統的熱力學相變過程清晰地展現齣來。這種剋製的設計語言，反而迫使讀者將注意力完全集中在化學原理本身，而不是被視覺上的“噪音”乾擾。此外，書中對公式的推導過程非常詳盡，每一個變量的引入、每一步的積分或微分，都有清晰的文字說明，保證瞭邏輯鏈條的完整性。對於我這種需要反復核對推導過程以確保理解無誤的學生來說，這簡直是福音。它避免瞭那種“你得自己跳過這幾步”的含糊不清，真正做到瞭對讀者負責的態度。

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