工程材料及热加工 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育

作者:陈培里

出品人:

页数:311

译者:

出版时间:2007-5

价格:27.10元

装帧:

isbn号码:9787040207538

丛书系列:

图书标签:

• 工程材料
• 热加工
• 材料科学
• 机械工程
• 金属材料
• 塑性变形
• 热处理
• 材料工艺
• 制造工程
• 金属成形

现代材料科学与应用前沿 本书聚焦于面向21世纪的先进材料体系、设计理念以及在尖端工程领域中的实际应用，力求为读者提供一个全面而深入的视角，超越传统材料学科的范畴，深入探索功能化、智能化和可持续发展的新方向。 --- 第一部分：功能导向型材料的突破与机制解析 第一章：量子点与纳米结构光电材料 本章深入探讨了基于半导体纳米晶体（量子点，QD）的最新进展，重点分析其尺寸依赖性的光物理和光化学性质。我们将详细介绍如何通过精确控制量子点的尺寸和表面配体，实现从可见光到近红外波段的高效光致发光（PL）和电致发光（EL）。内容涵盖量子点在高效太阳能电池（如钙钛矿量子点电池）、下一代显示技术（QLEDs）以及生物医学成像中的荧光探针应用中的核心科学原理和工程挑战。 1.1 尺寸效应与能级调控： 深入解析量子限域效应，探讨不同维度纳米结构（0D, 1D, 2D）的能带结构差异。 1.2 表面化学与稳定性： 研究配体工程对载流子分离效率、界面钝化和长期环境稳定性的影响。 1.3 应用实例： 重点分析高色纯度显示屏的制造工艺以及QD在催化反应中的光敏化作用。 第二章：智能响应性高分子与超材料 本章着重介绍那些能够对外部刺激（如温度、pH值、电场、磁场或特定化学物质）做出可逆响应的智能材料。内容包括形状记忆聚合物（SMPs）、自修复高分子网络、以及用于软体机器人的电活性聚合物（EAPs）。此外，我们将探讨超材料（Metamaterials）的概念，特别是负折射率材料、声学超材料在电磁波和声波调控中的颠覆性潜力。 2.1 刺激-响应机制： 分析高分子网络结构变化如何转化为宏观性能变化（如体积收缩、导电性突变）。 2.2 自修复机理： 区分基于分子间作用力、动态共价键和微胶囊破裂的自修复策略，并评估其在结构健康监测中的实用性。 2.3 超材料的设计原理： 讨论基于等效介电常数和磁导率的单元结构设计，以及在隐身技术和超透镜中的基础应用。 第三章：生物相容性与再生医学材料 本章聚焦于材料科学与生命科学的交叉领域，探讨用于植入、药物递送和组织工程的先进生物材料。内容侧重于材料的生物活性、降解动力学以及与活体环境的分子层面的相互作用。 3.1 生物活性涂层与界面工程： 研究如何通过表面修饰诱导特定细胞的粘附、增殖或分化，例如骨组织工程中的生物活性陶瓷涂层。 3.2 可注射与原位固化水凝胶： 详细介绍用于3D生物打印和微创手术的智能水凝胶基质，包括其流变学特性和机械性能的调节。 3.3 可控药物释放系统： 分析载药纳米粒子的封装技术、pH/酶响应性释放机制，以及如何实现长效、靶向的药物递送。 --- 第二部分：先进计算与材料基因组学 第四章：高通量计算与材料预测 本章介绍如何利用高性能计算（HPC）和机器学习（ML）加速新材料的发现与优化过程，这是当前材料研究范式转变的核心。我们将详细阐述计算材料学的基本工具及其在筛选候选材料中的应用。 4.1 密度泛函理论（DFT）的应用： 讨论DFT在计算材料基本电子结构、晶格常数、缺陷能和反应能垒中的精确性和局限性。 4.2 机器学习在材料信息学中的整合： 探讨如何构建和训练基于结构-性能关系（QSPR/QSAR）的模型，用于预测未知化合物的性质，加速高熵合金或复杂陶瓷的筛选。 4.3 数据库与数据挖掘： 分析Materials Project、OQMD等大型材料数据库的结构，以及如何利用数据挖掘技术识别潜在的、具有突破性潜力的材料结构。 第五章：原位表征技术与动态过程观测 超越静态的微观结构分析，本章专注于那些能够在材料服役状态下（高温、高应力、反应气氛中）进行实时观测的技术，以捕获动态演变过程。 5.1 同步辐射光源的应用： 介绍高能X射线衍射（XRD）、吸收谱（XAS）和散射技术（SAXS/WAXS）在监测相变、晶粒生长和应力分布方面的优势。 5.2 电子显微镜的动态模式： 重点讨论原位TEM/STEM对纳米尺度下晶界迁移、析出相形成和电化学反应过程的实时捕捉能力。 5.3 聚焦离子束（FIB）在样品制备中的高级应用： 探讨如何利用FIB-SEM结合，制备出能承受极端条件的原位样品杆，从而实现对真实服役环境的模拟测试。 --- 第三部分：极端环境下的高性能结构材料 第六章：高熵合金与多主元系统 本章深入探讨了突破传统单/双组元合金限制的高熵合金（HEAs）领域。分析HEA体系中固溶强化、迟滞的相变行为以及“高熵效应”、“迟滞效应”等独特现象的微观根源。 6.1 HEAs的设计规则与合成策略： 讨论粘度比、电负性等参数对形成单一BCC/FCC固溶体的指导意义，以及快速凝固技术在制备非平衡态合金中的作用。 6.2 极端温度下的力学行为： 考察其在高温蠕变抗性和低温韧性方面的表现，特别关注其位错运动机制的改变。 6.3 界面工程在复合材料中的应用： 探讨如何将HEAs作为增强相或界面层，以提高金属基复合材料的界面结合强度和抗热震性。 第七章：增材制造（AM）过程中的材料控制 本章不关注传统的铸造或塑性加工，而是聚焦于增材制造（如SLM/EBM）过程本身如何成为一种“材料设计工具”，以及由此带来的特殊材料组织结构。 7.1 增材制造中的快速凝固效应： 分析高扫描速度和快速冷却速率如何导致微观组织细化、形成非平衡相以及出现马氏体扩散。 7.2 残余应力与微观裂纹的控制： 讨论热循环导致的残余应力如何影响最终部件的疲劳寿命，以及通过优化工艺参数（如激光功率、扫描策略）进行应力梯度调控的方法。 7.3 异质结构和梯度材料的制造： 阐述如何通过改变送粉组分或激光功率实现材料成分和性能的渐变，制造出具有独特界面性能的梯度功能结构。 --- 第四部分：可持续发展与能源转换材料 第八章：先进陶瓷与耐火材料的寿命设计 本章探讨高技术陶瓷在苛刻工业环境下的应用，重点关注其抗热震、抗化学腐蚀能力，以及如何通过微结构设计延长其使用寿命。 8.1 陶瓷的断裂韧性提升策略： 深入分析纤维增韧、裂纹偏转、裂纹桥接等机制，以及如何设计高韧性陶瓷基复合材料（CMCs）。 8.2 固态电解质与电池界面： 聚焦于固态锂离子电池中关键的陶瓷电解质材料（如LLZO），讨论其离子电导率、界面阻抗问题及与电极的接触优化。 8.3 表面涂层与抗氧化/腐蚀： 研究用于燃气轮机叶片的先进热障涂层（TBCs）的失效模式（如硫化、相变），以及如何设计具有自修复功能的保护涂层。 第九章：碳捕集与催化材料的能效优化 本章关注材料如何在应对气候变化和提高能源转换效率中发挥关键作用，特别是多孔材料的设计。 9.1 金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）： 阐述这些晶态多孔材料的构筑基元、孔径调控以及在气体吸附、分离（如CO2捕集）中的高选择性机制。 9.2 燃料电池中的电催化剂： 分析铂族金属替代品的开发，重点研究非贵金属基催化剂（如氮化碳材料、单原子催化剂）在氧还原反应（ORR）中的活性位点设计和稳定性提升。 9.3 热电材料与温差发电： 探讨如何通过引入点缺陷、纳米结构或复合化策略，同时优化塞贝克系数（S）、电导率（σ）和热导率（κ），以提高材料的无量纲优值（ZT）。 --- 总结： 本书旨在构建一个跨越传统材料边界的知识体系，强调材料的设计应是功能导向的、计算辅助的、并且是可持续的。它要求读者具备扎实的物理化学基础，并对前沿的计算和表征手段有深入的理解，以期在下一代工程挑战中设计出具有突破性的材料解决方案。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面选用了深邃的宝石蓝，配上银色的烫金书名，散发出一种古典与现代交织的质感。触感上，纸张的厚实度恰到好处，翻页时没有廉价的沙沙声，而是带来一种沉稳的满足感。我尤其欣赏内页的排版，字体大小适中，行距和字距都经过精心调整，长时间阅读下来眼睛不会感到疲劳。图片和图表的清晰度令人称赞，即便是涉及复杂的微观结构示意图，细节也纤毫毕现，这对于理解抽象的材料学概念至关重要。装订方面，它采用了精装工艺，即便是经常翻阅和携带，书脊也没有出现松动或开裂的迹象，体现了出版方在工艺上的用心。总的来说，这本书不仅仅是一本知识载体，它本身就是一件值得收藏的工艺品，让人在阅读之余，也能享受到视觉和触觉上的愉悦体验。这种对细节的极致追求，也暗示了内容本身的严谨性，让人对接下来的学习充满期待。

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初翻阅这本书时，我最大的感受是其内容的广博度和逻辑的严密性。它不像某些教材那样将知识点零散地堆砌，而是构建了一个非常清晰的知识体系框架。开篇对材料基本属性的界定，便为后续的合金相图分析、热力学基础等内容打下了坚实的地基。作者在阐述高熵合金的复杂性时，没有使用过于晦涩难懂的数学推导，而是巧妙地结合了大量的实际工程案例和对比分析，使得即便是初学者也能快速把握核心原理。例如，在讨论特定热处理工艺对金属性能影响时，书中穿插了多条不同温度和时间曲线的对比图，直观地展示了“时间-温度-组织-性能”之间的复杂耦合关系。这种循序渐进、层层递进的叙述方式，极大地降低了自学的门槛，让人感觉每攻克一个章节，都像是攀上了一个新的台阶，视野随之开阔，对材料科学的全貌有了更宏观的认识。

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这本书在理论深度上远超我的预期，尤其是在涉及计算模拟和先进表征技术的部分，展现出了极强的时代感。我惊喜地发现，其中对原位（*in-situ*）表征技术在研究材料塑性变形过程中的应用进行了详尽的阐述，提到了同步辐射X射线衍射等前沿工具如何帮助科学家捕捉到材料在极端载荷下的瞬态行为。这表明作者团队的研究视角非常前沿，紧跟国际材料科学界的研究热点。更难能可贵的是，它并没有停留在理论介绍，而是深入探讨了这些先进表征手段在解决实际制造缺陷，比如焊接裂纹的萌生机制分析中的实际操作流程和数据解读方法。这种理论与前沿实验技术紧密结合的深度，对于有志于从事研发工作的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富，它提供了一种更深层次去理解和操控材料行为的视角。

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阅读体验方面，这本书的语言风格显得非常沉稳老练，带着一种资深教授娓娓道来的亲切感，而非冷冰冰的教科书腔调。作者擅长使用类比和反问来引导读者的思考，比如在介绍晶界扩散机制时，他将其比喻为高速公路上的“交通瓶颈”，这个形象的比喻立刻让复杂的原子迁移过程变得具体可感。此外，书中大量的“思考题”并非简单的知识点复述，而是具有高度开放性的工程难题，它们往往需要读者综合运用前几个章节学到的不同知识模块才能给出合理解释。这种设计有效地锻炼了读者的批判性思维和综合分析能力，让人感觉自己不再是被动接受知识的容器，而是一个主动探究问题的研究者。这种互动的学习模式，极大地提升了阅读的参与感和知识的留存率。

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要说这本书的实用价值，那真是无可挑剔，它真正做到了“学以致用”。书的最后一部分专门辟出大量篇幅，系统地梳理了不同工业标准（如ASTM、ISO）中对几种关键结构钢和特种合金的性能要求和验收标准。这部分内容对于工程技术人员来说简直是“工具书”级别的存在，它不仅告诉我们材料“应该是什么样”，更告诉我们实际生产中“必须达到什么标准”。我尤其欣赏其中关于失效分析的案例集合，书中详尽地展示了疲劳断口、蠕变断口和应力腐蚀断口的典型形态，并配有高倍显微照片，清晰地指出了导致失效的微观机制。这种对“如何避免灾难性失效”的关注，使得这本书的价值超越了纯粹的学术探讨，直接转化为了保障工程安全的实用手册，让人感觉手中握着的不仅仅是知识，更是一份沉甸甸的工程责任感。

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现在在看第二遍！对专业知识要求很高！

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