The Science and Design of Engineering Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill College

作者:Schaffer, James P./ Saxena, Ashok/ Sanders, Thomas H., Jr./ Antolovich, Stephen D./ Warner, Steven B

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:194.2

装帧:HRD

isbn号码:9780072448092

丛书系列:

图书标签:

• 入门
• 教材
• 材料科学
• 工程材料
• 材料设计
• 工程学
• 科学
• 物理学
• 化学
• 机械工程
• 材料性能
• 结构材料

《材料科学与工程：从微观结构到宏观性能的探索》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有启发性的材料科学与工程领域概览，重点关注如何将基础科学原理转化为实际工程应用中的材料设计与性能优化。全书结构严谨，内容涵盖了从原子尺度上的微观结构到宏观力学、热学、电学及化学性能的转化机制，旨在培养读者系统性的材料思维和解决复杂工程问题的能力。 第一部分：材料科学的基石——结构与性能的内在联系 本部分首先奠定了材料科学的基础，深入探讨了晶体学、缺陷理论以及材料微观结构对宏观性能的决定性影响。 第一章：晶体结构与原子排列 详细分析了晶体结构的基础，包括晶格、晶胞、密堆积原理，以及金属、陶瓷和聚合物特有的晶体结构类型（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）。讨论了晶体缺陷——点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）——在控制材料塑性变形、导电性、扩散速率等关键性能中的核心作用。通过引入布拉维点阵和密勒指数，建立了描述和分析晶体取向的标准方法。 第二章：结合力与能带理论 深入剖析了构成材料的各种基本结合力：离子键、共价键、金属键、范德华力和氢键。重点阐述了结合能对材料熔点、硬度和热力学稳定性的影响。在电子结构方面，引入了固态物理中的能带理论，解释了导电材料（金属）、半导体和绝缘体（陶瓷）的电子结构差异，并探讨了杂质原子和缺陷如何改变能带结构，从而调控电子性能。 第三章：材料的热力学与动力学基础 本章侧重于材料的相变过程。详细讨论了吉布斯自由能的概念及其在相图构建中的应用。通过研究非扩散相变（如马氏体转变）和扩散相变（如析出、凝固），解释了热处理过程对材料微观结构和最终性能的影响。动力学方面，重点分析了原子扩散机制（菲克定律），以及扩散速率在材料烧结、蠕变和腐蚀过程中的控制作用。 第二部分：工程材料的力学行为与设计 本部分将理论知识与工程实践紧密结合，聚焦于材料在受力状态下的响应和失效机制。 第四章：力学性能的基础与表征 系统介绍了工程中最关心的力学性能指标，包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度、硬度（布氏、洛氏、维氏）和韧性（冲击功）。详细描述了这些性能的实验测试方法，如单轴拉伸试验、压缩试验和蠕变试验。特别关注了加工硬化（冷作强化）和应变率敏感性对材料使用性能的影响。 第五章：塑性变形与强化机制 深入探讨了金属材料塑性变形的微观机理——位错运动。详细分析了位错的产生、滑移和交滑移过程。随后，系统介绍了四种主要的材料强化机制：固溶强化、晶界强化（Hall-Petch关系）、第二相粒子强化（沉淀硬化）和加工硬化，为工程师提供调控材料强度的理论依据。 第六章：断裂力学与疲劳 本章是理解材料可靠性的关键。首先引入了线弹性断裂力学的基本概念，如应力强度因子 ($K_I$) 和断裂韧性 ($K_{IC}$)。随后，过渡到更具现实意义的疲劳断裂，分析了循环载荷下裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程，包括S-N曲线的构建与应用，以及疲劳寿命的预测方法。对于高风险结构，探讨了慢速应力腐蚀开裂（SCC）的机制。 第三部分：功能性材料的特性与应用 本部分拓宽视野，介绍了在现代高科技领域中起关键作用的特种材料的性能设计。 第七章：陶瓷材料的特性与制备 陶瓷因其高硬度、耐高温和优异的电绝缘性而被广泛应用。本章关注陶瓷材料的离子性和共价键特性如何导致其脆性断裂行为。探讨了先进陶瓷（如氧化铝、碳化硅、氮化硅）的烧结过程（液相烧结与固相烧结），以及如何通过晶界工程来提高其断裂韧性。 第八章：高分子材料（聚合物） 聚合物的宏观性能与其分子链结构和形态密切相关。分析了热塑性塑料和热固性塑料的区别，以及结晶度、交联密度对玻璃化转变温度 ($T_g$) 和力学性能的影响。深入讨论了粘弹性行为，以及如何通过时间-温度等效原理预测聚合物材料在长期载荷下的蠕变和应力松弛特性。 第九章：电学、磁学与光学材料导论 本章概述了工程中重要的功能材料： 电学材料： 深入讲解了半导体的掺杂原理和PN结的形成，这对于电子器件设计至关重要。 磁学材料： 区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性和亚铁磁性，并介绍了磁畴理论、磁滞回线以及软磁材料（如坡莫合金）和硬磁材料（如永磁体）的设计考量。 光学材料： 讨论了光与物质的相互作用，包括折射、反射、吸收和光致发光，为光纤、LED和太阳能电池的材料选择提供基础。 第四部分：材料的加工、服役与可持续性 本部分关注材料从制造到最终退役的全生命周期管理。 第十章：材料的加工与成型技术 材料的最终性能往往取决于其加工过程。本章涵盖了主要的金属成型技术（如轧制、锻造、挤压）如何引入塑性变形和亚结构变化。讨论了铸造过程中的枝晶生长和偏析现象。对于粉末冶金和增材制造（3D打印），重点分析了这些新兴技术对材料微观结构和缺陷控制的独特挑战与机遇。 第十一章：材料的腐蚀与防护 腐蚀是工程结构失效的主要原因之一。本章详细分析了电化学腐蚀（如电解池、电偶腐蚀）和化学腐蚀的机理。介绍了主要的腐蚀防护策略，包括牺牲阳极保护、涂层保护（如电镀、热浸镀）和缓蚀剂的使用。此外，还讨论了环境对材料（特别是合金）稳定性的影响。 第十二章：先进材料与可持续性 展望未来，本章介绍了纳米材料、复合材料（如纤维增强复合材料的界面设计）和智能材料的最新进展。最后，强调了材料工程在可持续发展中的责任，包括材料的可回收性评估、生命周期评估（LCA）以及开发环境友好型材料替代品的重要性。 本书结构清晰，内容详实，配备了大量的图表、实例分析和工程案例，旨在使材料科学的抽象概念具体化，为机械、航空航天、电子和土木工程领域的学生和专业人士提供坚实的理论支撑和实用的设计工具。

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Schaffer此书很全面地涵盖了工程材料学的各个方面，从微观到宏观，从性能到应用，无一不包..数据量、举例、图表和附图的量很大，讲解亦很通俗，唯一就是不深入，他当然也志不在此。本书可以作为材料科学专业学生的入门读物，鉴于书后大量数据，作为工程师备查小手册也无不可。

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Schaffer此书很全面地涵盖了工程材料学的各个方面，从微观到宏观，从性能到应用，无一不包..数据量、举例、图表和附图的量很大，讲解亦很通俗，唯一就是不深入，他当然也志不在此。本书可以作为材料科学专业学生的入门读物，鉴于书后大量数据，作为工程师备查小手册也无不可。

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材料科学入门，翔实但不深入

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材料科学入门，翔实但不深入

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材料科学入门，翔实但不深入