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出版者:高等教育

作者:本社

出品人:

页数:374

译者:

出版时间:2008-5

价格:29.90元

装帧:

isbn号码:9787040219920

丛书系列:

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熔铸未来：现代工程材料学与应用 图书简介 熔铸未来：现代工程材料学与应用 是一本旨在全面、深入剖析当代工程领域核心——工程材料的著作。本书超越传统材料科学的范畴，聚焦于新世纪以来材料科学的突破性进展及其在高端制造、能源、航空航天、生物医学等关键领域的创新性应用。全书结构严谨，内容涵盖了从微观结构到宏观性能的完整链条，辅以大量工程实例和前沿研究动态，力求为读者构建一个既有深厚理论基础，又紧密贴合产业需求的知识体系。 第一部分：材料科学的基石与前沿 本书开篇从材料科学的基本原理出发，但迅速过渡到现代材料学的核心挑战：如何通过精确控制材料的成分、微观结构和加工工艺来设计出具有特定功能的“智能”材料。 第一章：原子尺度下的秩序与无序 本章详细阐述了晶体结构、晶界行为及其对材料力学性能（如强度、韧性、疲劳）的决定性影响。重点讨论了非晶态材料（如金属玻璃）的结构特征及其独特的力学响应。同时，深入分析了缺陷工程在调控材料性能中的作用，包括位错运动的阻碍机制与强化理论的最新进展。 第二章：功能导向的材料设计理念 本章着重介绍“以用定材”的设计哲学。材料不再仅仅是承载载荷的惰性物质，而是具有特定功能的主动组件。我们将探讨热电材料、压电/焦电材料的本征物理机制，以及如何通过纳米尺度改性来最大化其能量转换效率。此外，还涉及磁性材料的畴壁动力学及其在存储技术中的应用潜力。 第三章：先进的表征技术 理解材料性能的先决条件是准确的表征。本章详述了电子显微镜（TEM/SEM）在亚微米及纳米尺度成像和成分分析中的最新应用，特别是原位（In-situ）测试技术，它允许研究人员实时观察材料在应力、温度或电场作用下的微观演变过程。X射线衍射（XRD）和光谱分析（如拉曼、XPS）在物相鉴定和化学态分析中的精确应用也被深入探讨。 第二部分：结构材料的革新与突破 结构材料是现代工程的骨架。本部分关注传统金属、陶瓷和聚合物材料在性能极限上的拓展与创新。 第四章：新一代高性能金属材料 重点解析了超高强度钢（UHSS）的相变调控技术，特别是马氏体/贝氏体复合组织的设计。在轻量化趋势下，铝、镁、钛合金的先进热处理工艺和定向凝固技术被详细介绍。特别辟出章节讨论高温合金的发展，聚焦于单晶与定向凝固叶片材料，如何应对涡轮机内部极端的服役环境。 第五章：陶瓷与复合材料的跨界融合 陶瓷材料以其优异的耐高温性和耐腐蚀性著称，但脆性是其应用瓶颈。本章深入研究了增韧陶瓷的机制，例如纤维增韧、裂纹偏转和断裂韧性提升技术。复合材料部分，重点剖析了碳纤维增强复合材料（CFRP）的基体与界面优化，以及在制造过程中出现的孔隙率控制技术，确保其在航空结构件中的可靠性。 第六章：多尺度与界面工程 材料性能往往由界面决定。本章探讨了如何通过界面调控来提升复合材料的载荷传递效率，以及在多孔材料（如泡沫金属和MOFs）中对孔隙结构和连通性的精确设计，以实现密度与比强度的最佳平衡。 第三部分：功能材料的智能涌现 本部分将视角转向那些本身即是功能载体的材料，它们是实现未来设备小型化、高效化的关键。 第七章：能源转化与存储材料 能源是核心驱动力。详细论述了锂离子电池正负极材料的结构演变与寿命衰减机制，以及固态电解质的发展瓶颈与突破方向。在光伏领域，钙钛矿太阳能电池的稳定性问题及界面钝化技术是讨论的重点。此外，氢能储存材料（如金属氢化物和化学储氢材料）的吸放氢动力学也被全面覆盖。 第八章：智能与响应性材料 “智能”体现在材料对外界刺激（光、电、热、力）的快速、可逆响应。本章聚焦于形状记忆合金（SMA）的超弹性行为及驱动机理，探讨了磁流变液和电活性聚合物在软体机器人和精密阻尼器中的应用潜力。光响应材料部分，详细介绍了光致变色和光机械效应。 第九章：生物相容性与组织工程材料 从工程学角度审视生物材料。本书不仅关注植入式医疗器械（如人工关节）所需的耐磨损和抗腐蚀特性，更深入探讨了生物活性材料（如生物活性玻璃、磷酸钙陶瓷）如何诱导骨组织再生。组织工程领域，讲解了生物可降解支架材料的选择标准、3D打印技术在构建复杂细胞微环境中的应用，以及材料表面微纳结构的生物信号传递作用。 第四部分：先进制造与材料性能的耦合 材料的最终性能，高度依赖于其制造过程。本部分强调了先进制造技术如何为材料设计提供前所未有的自由度。 第十章：增材制造（3D打印）中的材料学挑战 增材制造，尤其是金属粉末床熔融（PBF）技术，对原材料提出了新的要求。本章分析了打印过程中材料的快速加热与冷却导致的快速凝固组织、残余应力、孔隙形成机制。讨论了如何通过优化粉末的球形度、粒度分布和激光参数来控制最终部件的微观结构和各向异性。 第十一章：表面工程与防护技术 在极端服役条件下，材料的表面行为决定了部件的寿命。本章详述了先进的涂层技术，如物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）中制备的超硬氮化物、碳化物涂层。此外，腐蚀与磨损的界面动力学分析，以及如何通过惰性或反应性涂层实现长效防护也被细致阐述。 总结与展望 本书的结论部分，将材料科学置于可持续发展和工业4.0的大背景下进行展望。未来的材料设计将更加依赖于高通量计算模拟（如密度泛函理论DFT和分子动力学MD），实现从“试错法”向“预测设计”的根本转变。同时，循环经济对材料回收与再利用的挑战，也将驱动材料学家开发易于解体和回收的新型连接技术和材料体系。 本书内容丰富，逻辑清晰，理论与实践紧密结合，是材料工程、机械设计、航空航天、能源技术等领域研究生、工程师及科研人员的理想参考读物。

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这本《机械设计基础》的封面设计得非常简洁有力，那种深邃的蓝色调配上清晰的白色字体，一下子就给人一种严谨、专业的印象。我拿到书的时候，首先被它厚实的质感吸引了，感觉拿到手里的是一份沉甸甸的知识宝藏。我原本以为这种基础教材会是枯燥乏味的理论堆砌，但翻开目录才发现，编排的逻辑性极强，从最基本的受力分析、材料力学原理讲起，层层递进，把复杂的机械原理拆解得非常透彻。尤其是关于应力集中和疲劳强度那几章，图文并茂，配的那些实物案例分析，简直是教科书级别的展示，让人一眼就能明白理论是如何在工程实践中应用的。书中对一些经典机构的阐述，比如凸轮机构的运动规律推导，即便是初学者也能顺着作者的思路一步步走下去，不会感到迷失。可以说，这本书不仅仅是知识的罗列，更像是一位经验丰富的老工程师，耐心地在你耳边讲解每一个设计细节背后的考量。我特别欣赏它在介绍标准件和常用联接件时所采用的详尽程度，那些尺寸、公差和配合的表格，查阅起来非常方便，极大地提高了我的工作效率。

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我是一名刚刚步入职场的机械设计助理，手头上的工作经常需要快速查阅设计规范和计算方法，过去总是依赖零散的网络资料和过时的手册，效率低下且容易出错。自从用了这本《机械设计基础》后，情况有了质的飞跃。这本书的结构逻辑严密到令人称赞，它就像一个精心构建的知识树，从最底层的材料特性，向上延伸到部件设计，最后汇聚到整机系统的集成。我尤其推崇它在“可制造性与装配性”方面所占的篇幅，很多理论书籍会忽略这一点，但这本教材却反复强调设计决策对后续加工和装配成本的决定性影响，这对于我们实际工作来说是无价的指导。书中提供的设计流程图清晰明了，每一步骤都标注了关键的控制参数和可能的风险点，这比直接给出现成的公式更有指导意义。阅读过程中，我发现它在计算精度和实际工程经验之间找到了一个完美的平衡点，既保证了理论的严谨性，又避免了过度理想化的陷阱。

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这本书的排版和插图质量，是我阅读体验中一个非常重要的加分项。现在的技术书籍，如果图纸看不清楚或者布局混乱，阅读起来会让人心生烦躁，但《机械设计基础》在这方面做得非常出色。无论是轴系的强度校核图还是机构运动的瞬时速度轨迹图，线条都干净利落，标注清晰准确，即便是放大观察细节，也不会出现模糊不清的情况。特别值得一提的是，它在介绍弹性力学基础时，使用的三维剖面图极大地帮助我理解了内部受力点的分布，这比单纯的二维平面图要直观得多。此外，作者似乎非常注重读者的学习曲线，难度提升是渐进式的，确保读者在掌握了静力学分析后，才进入到动力学和振动的探讨，这种循序渐进的节奏感，让学习过程充满掌控感。对于那些希望深入理解机械设计底层逻辑的读者来说，这本书提供了坚实且可靠的理论基石，绝非市面上那些只教“如何使用软件”的浅薄读物可比。

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读完这本《机械设计基础》，我最大的感受就是它打破了传统教材的刻板印象，简直是为我们这些在校学生量身定做的一份“武功秘籍”。它的语言风格非常接地气，没有太多晦涩难懂的术语，即便是第一次接触机械制图规范的同学，也能很快上手。作者在讲解传动装置设计时，那种娓娓道来的叙述方式，让人感觉像是在听一场高质量的学术讲座，而不是在啃一本冷冰冰的教材。举个例子，书中对齿轮啮合几何特征的分析，不仅仅是公式的展示，还深入探讨了不同压力角选择对传动平稳性和承载能力的影响，这种深度的剖析，远超我之前看过的任何一本参考书。而且，这本书的习题设计也十分巧妙，基础题帮助巩固概念，而最后的综合设计题则要求我们将前面学到的所有知识点融会贯通，真正做到了学以致用。特别是对润滑和密封技术的介绍，内容非常新颖，提到了很多现代工程中常用的高分子材料和自润滑技术，显示出编者紧跟时代前沿的学术视野。

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坦率地说，我以前对机械设计的基础理论感到有些畏惧，总觉得那是需要长时间浸淫才能掌握的领域。然而，这本《机械设计基础》彻底改变了我的看法。它的核心价值在于，它不仅仅是知识的传递，更像是一种思维方式的培养。书中对于“为什么是这样设计”的深入探讨，远胜于“怎么算得出这个结果”的肤浅教学。例如，在讲解摩擦与磨损时，它不仅列举了常见的摩擦模型，还结合了环境因素（温度、湿度）对摩擦系数的具体影响，这种全方位的考量，体现了作者对工程实际复杂性的深刻洞察。我尤其欣赏它在总结部分提出的“设计权衡”（Design Trade-offs）原则，提醒读者在任何设计决策中，都必须在成本、性能、可靠性和寿命之间进行取舍。这种宏观的设计哲学指导，对于构建系统性的工程思维至关重要，让这本书的价值远远超出了教科书的范畴，更像是一部工程思维的入门指南。

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