材料物理性能

材料物理性能 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:天津大学出版社
作者:郑冀 编
出品人:
页数:252
译者:
出版时间:2008-2
价格:26.00元
装帧:
isbn号码:9787561826232
丛书系列:
图书标签:
  • 材料物理
  • 材料科学
  • 物理性能
  • 固态物理
  • 材料力学
  • 材料工程
  • 热力学
  • 光学性质
  • 电学性质
  • 磁学性质
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具体描述

《普通高等教育"十一五"国家级规划教材·材料科学与工程专业系列教材·材料物理性能》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书以金属材料、无机非金属材料、高分子材料的物理性能为中心,从大材料的角度体现材料物理性能的本质规律。从材料的成分、组织结构和性能之间的关系出发,以固态材料的量子力学基础及电子能量理论为基础,分析材料的导电、介电、磁学、光学、热学、弹性和阻尼性能。在内容上突出微观结构与宏观物理性能的相互联系,结合性能详细介绍常用材料物理性能的测试方法和在材料科学与工程中的应用。

好的,这是一份关于一本名为《材料的结构与功能》的图书简介,字数约1500字。 --- 《材料的结构与功能》 一部全面探索物质世界奥秘的指南 作者: [此处可添加虚构的作者姓名,例如:陈伟民, 王晓明] 出版社: [此处可添加虚构的出版社名称,例如:科学前沿出版社] 导言:跨越尺度的探秘之旅 在我们的日常生活中,从坚固的建筑钢材到精密的电子芯片,从柔软的纺织品到高效的能源存储设备,材料无处不在,它们构成了我们现代文明的基石。然而,这些材料的性能——它们如何被塑造、如何与环境相互作用、以及如何实现特定的功能——并非偶然,而是由其内在的结构严格决定的。 《材料的结构与功能》并非一本简单的材料分类手册,而是一部深度挖掘材料科学核心原理的学术著作。本书旨在为读者,无论是初入材料科学领域的学生、经验丰富的工程师,还是对物质世界充满好奇的科研人员,提供一个系统、全面且深刻的视角,去理解“结构如何决定功能”这一材料科学的黄金法则。 本书的叙事逻辑遵循从微观到宏观的递进路线。我们首先深入原子和电子层面,剖析材料的晶体结构、缺陷以及化学键合的本质。随后,我们将探讨这些微观特征如何在宏观尺度上展现出机械、热学、电学和光学等一系列宏观性能。最后,本书将引导读者了解如何通过设计和控制材料的结构,来实现特定的、甚至前所未有的功能。 本书的特点在于其严谨的物理图像、清晰的逻辑结构以及丰富多样的案例分析,力求在理论深度与工程应用之间搭建起坚实的桥梁。 第一部分:材料的微观基石——结构解析 本部分是理解材料行为的基石。我们从最基本的尺度——原子级别——开始构建知识体系。 第一章:晶体结构与晶体学基础 材料世界远非均匀无序的混沌,而是遵循着精确的几何规律。本章详细介绍了晶体结构的概念,包括晶格、基矢和晶胞。我们将聚焦于体心立方 (BCC)、面心立方 (FCC) 和密堆积结构,阐释它们如何影响材料的密度和初始的机械特性。引入布拉维点阵和米勒指数,为后续的衍射分析和晶面/晶向的描述奠定数学和几何基础。重点讨论晶体学对称性在指导材料设计中的重要作用。 第二章:偏离完美的现实——晶体缺陷的物理学 理想的完美晶体在现实中难以存在,而正是这些“缺陷”——点缺陷、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界)——主导了材料的许多关键性能,尤其是塑性、导电性和扩散能力。 点缺陷 (Vacancy & Interstitial): 深入分析空位如何影响扩散速率,以及杂质原子如何改变材料的电子特性。 位错理论 (Dislocations): 这是理解金属塑性变形的核心。本章详述了刃型位错和螺型位错的几何形态及其 Burgers 矢量。通过位错运动和交滑移机制,我们揭示了材料如何实现永久形变,以及如何通过固溶强化和加工硬化来抑制位错运动,从而提高强度。 晶界工程: 晶界作为微观尺度的不连续区域,对材料的腐蚀、高温蠕变和晶粒尺寸效应具有决定性影响。 第三章:化学键合与电子结构导论 材料的宏观性质源于其原子间的相互作用力。本章系统回顾了离子键、共价键、金属键和范德华力的本质及其对材料属性的直接影响。 重点剖析能带理论:通过对周期性势场中电子行为的量子力学描述,清晰区分导体、半导体和绝缘体的费米能级与禁带结构。理解电子的有效质量和态密度如何影响导电性能和光学响应。 第二部分:结构与宏观性能的关联 本部分将桥接微观结构与可测量的宏观材料性能,探讨结构如何调控材料的功能表现。 第四章:机械性能的结构根源 机械性能是工程应用中最受关注的一环。本章围绕弹性、塑性、断裂和疲劳展开。 弹性变形: 探究杨氏模量与键间距和键强度的关系,并引入各向异性对弹性模量的影响。 塑性与晶体缺陷: 再次强调位错是塑性的主要载体,并详细分析加工硬化曲线的形成机理。 断裂力学基础: 引入Griffith裂纹理论和应力强度因子,解释韧性与脆性断裂的本质差异,以及韧化机制(如第二相析出强化)。 蠕变与疲劳: 探讨高温下位错的攀移机制与晶界滑移,以及循环载荷下疲劳裂纹的萌生和扩展过程。 第五章:热力学与热学性能 材料在温度变化下的行为至关重要。本章考察了比热容、热导率和热膨胀的微观机制。 晶格振动 (声子): 将材料的热量传输和储存能力归因于晶格振动的量子化——声子。分析声子散射(如晶界、点缺陷)如何降低热导率。 热力学基础: 回顾相图的构建原理,阐释亚稳态与热力学稳定性,并讨论相变(如固态相变)对材料性能的剧烈影响。 第六章:电学与磁学功能导论 电子的运动和自旋是现代电子和信息技术的核心。 半导体物理: 深入探讨掺杂对本征半导体载流子浓度的巨大影响,分析PN结的形成和整流特性,这是所有现代电子器件的基础。 介电性能: 阐述极化机制(电子极化、离子极化、取向极化),并分析介电常数与频率的关系。 磁性基础: 基于朗道理论和布洛赫近似,解释顺磁性、抗磁性和铁磁性的起源。重点介绍磁畴结构、磁化过程以及磁滞回线的物理意义。 第三部分:结构调控与功能实现 本书的第三部分超越了“是什么”,转向了“如何做”——即如何通过精确控制材料的微观结构来实现特定的宏观功能。 第七章:先进制造技术对结构的影响 现代材料制造过程本身就是对结构进行精确调控的过程。本章探讨先进的热处理、塑性加工和快速凝固技术如何影响最终的微观结构和性能。 热处理动力学: 深入分析时效析出、再结晶和晶粒细化的过程和驱动力,说明通过热处理窗口设计来优化综合性能的可能性。 粉末冶金与增材制造: 讨论这些非常规制造方法如何产生非平衡态结构(如高角度晶界、纳米晶结构),并带来传统方法难以企及的性能优势。 第八章:复合材料的设计原理 复合材料是实现功能集成和性能优化的有效途径。本章讲解了界面在传递载荷和能量中的关键作用。 增强机制: 系统分析纤维增强、颗粒增强和层状结构复合材料的混相律和增强效应,重点讨论界面化学键合的强度与韧性的权衡。 功能复合材料: 探讨如何将不同的功能特性(如导电性和强度)集成到单一基体中,例如自修复或电磁屏蔽材料的设计。 第九章:面向未来的功能材料探索 本章展望了材料科学的前沿领域,展示了结构控制如何催生革命性的新功能。 纳米结构材料: 探讨尺寸效应,例如量子点效应和高比表面积带来的催化性能增强。 智能材料: 介绍那些能够响应外界刺激(光、电、热、磁)而改变自身结构和功能的材料,如形状记忆合金和压电材料,并分析其驱动机制的结构基础。 总结与展望 《材料的结构与功能》旨在构建一个完整的知识闭环:从原子键合到晶体结构,从缺陷演化到宏观性能,最终回归到结构设计与功能实现。本书强调材料科学研究的核心范式——理解、预测和创造。通过对这些基本原理的掌握,读者将能够批判性地评估现有材料的局限性,并以科学的、有针对性的方式去开发下一代具有突破性性能的工程材料。 本书不仅是一本教科书,更是一张通往物质世界深层规律的邀请函,鼓励读者在结构与功能的交汇点上,持续探索创新的边界。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这绝对是一本能够颠覆你对“材料”认知的力作。在翻阅这本书之前,我从未想过材料的“热学性能”会如此丰富多彩,也从未想到它们与我们的生活息息相关。作者在论述“热导率”时,不仅仅是介绍不同材料的导热系数,更是深入探讨了热量在微观尺度上传输的机制,比如晶格振动和自由电子的贡献,并以保温瓶、散热器等实例,生动地展现了材料在热传递控制中的应用。我特别喜欢关于“热膨胀”的章节,作者通过对不同材料热膨胀系数的比较,解释了为何在温差变化大的环境下,某些结构会变形甚至损坏,并由此引申到了膨胀系数匹配在精密仪器制造中的重要性。书中对“相变”的探讨也十分精彩,从固态相变到液态、气态的转变,再到材料在不同温度下的组织结构变化,都进行了细致的描绘。特别是对金属合金相变的描述,让我深刻理解了热处理对材料性能的巨大影响。这本书的叙述方式非常引人入胜,作者善于用生活中的例子来类比复杂的科学原理,使得原本枯燥的知识变得生动有趣。读完这本书,我对各种材料在热环境下的表现有了全新的认识,也更加理解了材料工程师在设计产品时需要考虑的方方面面。

评分☆☆☆☆☆

一本严谨的科学著作,从头到尾都充满了让人惊喜的细节。我原本以为这会是一本枯燥乏味的材料科学入门读物,毕竟“材料物理性能”这个书名本身就透露着一丝学术气息,但事实远非如此。作者在开篇就以非常直观的方式,将抽象的物理性能概念与我们日常生活中接触到的各种材料联系起来,例如,在讲解“弹性模量”时,不仅仅是给出公式和定义,而是深入剖析了不同金属、聚合物在受力形变时的表现差异,以及这种差异如何影响到桥梁的稳固、手机外壳的耐用度。更让我印象深刻的是,书中对“塑性”的论述,作者通过一系列引人入胜的例子,比如金属的锻造、玻璃的吹制,生动地解释了材料在超过弹性极限后发生永久形变的微观机制,并追溯到了晶格结构和位错理论。我尤其喜欢关于“韧性”那一章,作者没有停留在简单的解释上,而是花了大量篇幅阐述了断裂韧性与微观结构之间的复杂关系,并以航空航天领域的高强度合金为例,展示了材料设计在保障极端环境下安全运行中的关键作用。这种将理论知识与实际应用紧密结合的写作方式,极大地激发了我进一步探索材料世界的兴趣。整本书的逻辑清晰,从宏观性能到微观机制,层层递进,既有扎实的理论基础,又不乏生动的实例支撑,读起来酣畅淋漓,让我对材料的认识上升到了一个新的高度。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程,宛如一场沉浸式的科学探索之旅。我一直对材料的“电学性能”充满了好奇,而这本书恰恰满足了我的求知欲。作者没有简单地罗列半导体、导体、绝缘体的分类,而是深入浅出地解释了电子在不同材料中传输的机理。特别是关于“能带理论”的阐述,我之前一直觉得这是一个非常晦涩的概念,但书中通过生动的类比,比如将电子比作在不同能量“轨道”上运动的粒子,将晶格比作“有规律的障碍物”,让我豁然开朗。书中对“介电性能”的讲解也极具启发性,从电介质的极化机制到介电常数的影响,再到其在电容器、绝缘材料等领域的广泛应用,都进行了详尽的论述。我还特别关注了“磁性能”的部分,作者详细介绍了铁磁性、顺磁性、抗磁性等不同磁行为的起源,并列举了永磁体、软磁材料等在电机、存储设备等高科技产品中的重要作用。整本书的语言风格非常平易近人,即使是涉及到复杂的物理概念,作者也能用通俗易懂的方式表达出来,并且配有大量的图表和示意图,极大地帮助了我理解抽象的理论。我感觉自己仿佛置身于一个材料科学的实验室,亲眼目睹了各种材料在电、磁场下的奇妙反应,收获颇丰。

评分☆☆☆☆☆

这本著作如同一本引人入胜的科幻小说,它将我带入了材料“磁性性能”的奇幻世界。在此之前,我对磁性的认识仅限于冰箱贴和指南针,但这本书彻底颠覆了我的固有认知。作者在论述“磁畴理论”时,不仅仅是介绍铁磁性、反铁磁性等分类,而是深入分析了原子磁矩的起源、磁畴的形成与转动机制,并以硬盘、磁共振成像等应用为例,生动地展现了磁性材料在信息存储和医学诊断中的关键作用。我尤其对关于“巨磁电阻效应”的章节印象深刻,书中详细阐述了磁性材料在外加磁场作用下电阻发生巨大变化的现象,以及这种现象在磁头、传感器等领域的广泛应用,并以数据存储技术的发展为线索,说明了磁性材料的不断创新如何推动了信息时代的进步。书中关于“稀土永磁体”的讨论也十分详尽,作者不仅介绍了稀土永磁体的优异性能,还深入分析了它们在电机、新能源汽车等领域的应用,并详细阐述了如何通过合金化和热处理来优化稀土永磁体的磁性能,以满足不断增长的市场需求。整本书的语言风格既有科学的严谨,又不乏想象的飞跃,作者在论述专业知识的同时,不忘穿插一些关于磁性材料的科学幻想和未来展望,让阅读过程充满了刺激和惊喜。

评分☆☆☆☆☆

这是一部关于材料“表面性能”的百科全书,充满了深刻的洞察和丰富的细节。我一直觉得材料的性能主要取决于其内部结构,但这本书彻底改变了我的看法。作者在讲解“表面能”时,不仅仅是给出定义,而是深入分析了原子排列、表面缺陷等因素如何影响材料的表面特性,并以润湿性、吸附性等现象为例,揭示了表面能的实际意义。我尤其对关于“摩擦与磨损”的章节印象深刻,书中详细阐述了摩擦的微观机制,以及不同材料表面形貌、化学成分如何影响摩擦系数和磨损率,并以汽车零部件、机械轴承等应用场景,说明了材料选择在降低能耗、延长寿命方面的重要性。书中关于“腐蚀与防护”的讨论也十分详尽,作者不仅介绍了各种腐蚀类型及其机理,还深入分析了金属氧化、电化学腐蚀等现象,并详细阐述了各种防腐蚀措施,如涂层、合金化等,让我对如何保护材料免受环境侵蚀有了全面的认识。整本书的语言风格严谨而不失活泼,作者在论述专业知识的同时,不忘穿插一些历史典故和科学发现的趣闻,让阅读过程充满了乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这是一部关于材料“电化学性能”的匠心之作,它让我领略到了材料在电化学反应中的奥秘。在这本书之前,我对电化学的认识仅限于简单的电池原理,但这本书彻底拓宽了我的视野。作者在讲解“电极电势”时,不仅仅是给出标准电极电势表,而是深入分析了电极反应的机理,以及电解质的浓度、温度等因素对电极电势的影响,并以各种金属的腐蚀、电镀等过程为例,生动地展现了电化学在工业生产中的应用。我尤其对关于“腐蚀电化学”的章节印象深刻,书中详细阐述了金属腐蚀的电化学机理,以及不同环境因素对腐蚀速率的影响,并以海洋工程、石油化工等应用场景,说明了电化学在材料防护方面的关键性。书中关于“电化学传感”的讨论也十分详尽,作者不仅介绍了各种电化学传感器的基本原理,还深入分析了它们在环境监测、生物医学等领域的应用,并详细阐述了如何通过材料选择和电极设计来提高传感器的灵敏度和选择性。整本书的语言风格严谨而充满逻辑性,作者在论述专业知识的同时,不忘穿插一些科学史上的重要发现,让读者能够体会到电化学研究的深远意义。

评分☆☆☆☆☆

一本令人茅塞顿开的著作,它将我带入了材料“生物学性能”的广阔天地。在此之前,我对材料在生物体内的表现知之甚少,这本书则为我揭示了其中的奥秘。作者在讲解“生物相容性”时,不仅仅是介绍生物惰性材料和生物活性材料的概念,而是深入分析了材料表面形貌、化学成分、释放物等因素如何影响其与生物体的相互作用,并以人工关节、药物载体等应用为例,生动地展现了生物学性能在医疗器械和生物技术中的重要作用。我尤其对关于“生物降解性”的章节印象深刻,书中详细阐述了生物降解材料的类型及其降解机理,并以可降解塑料、组织工程支架等应用场景,说明了生物降解材料在环境保护和生物医学工程中的巨大潜力。书中关于“抗菌性能”的讨论也十分详尽,作者不仅介绍了各种抗菌材料的抗菌机理,还深入分析了它们在医疗卫生、食品包装等领域的应用,并详细阐述了如何通过材料设计来开发高效、安全的抗菌材料。整本书的语言风格既有科学的深度,又不失人文的关怀,作者在论述专业知识的同时,不忘穿插一些生物医学领域的前沿研究进展,让读者能够感受到材料科学在改善人类健康方面的重要贡献。

评分☆☆☆☆☆

一本让人脑洞大开的著作,它将我带入了材料“力学性能”的奇妙世界。在这本书之前,我只知道材料有“硬”和“软”的区别,但这本书让我明白了,材料的力学世界远比我想象的要复杂和精妙。作者在讲解“强度”时,不仅仅是给出极限强度、屈服强度等概念,而是深入分析了材料的晶体结构、化学键合方式等微观因素如何影响宏观强度,并以高强度钢、碳纤维复合材料等实例,展示了材料设计在工程结构中的重要作用。我尤其对关于“疲劳与断裂”的章节印象深刻,书中详细阐述了材料在循环载荷下的疲劳破坏机理,以及断裂韧性等概念,并以飞机机翼、桥梁结构等应用场景,说明了材料在保障结构安全方面的关键性。书中关于“硬度和韧性”的讨论也十分详尽,作者不仅介绍了不同硬度和韧性测试方法,还深入分析了材料的微观结构对其硬度和韧性的影响,并详细阐述了如何通过材料设计来优化硬度和韧性的平衡,以满足不同应用的需求。整本书的语言风格简洁明快,作者在论述专业知识的同时,不忘穿插一些工程事故的案例分析,让读者能够深刻体会到材料力学性能的重要性。

评分☆☆☆☆☆

读罢此书,我仿佛经历了一场关于材料“光学性能”的视觉盛宴。我一直对材料如何与光发生相互作用感到好奇,而这本书为我揭开了神秘的面纱。作者在讲解“折射率”时,不仅仅是简单地给出公式,而是深入分析了光在不同介质中传播速度的变化,以及这种变化如何导致光的折射和全反射,并以透镜、棱镜等光学元件为例,生动地展现了折射率在光学设计中的关键作用。我尤其对关于“反射与透射”的章节印象深刻,书中详细阐述了不同材料表面的反射率和透射率,以及表面处理、涂层等如何影响这些性能,并以镜子、玻璃、滤光片等应用场景,说明了光学性能在显示技术、照明设计等方面的重要性。书中关于“发光与吸光”的讨论也十分详尽,作者不仅介绍了荧光、磷光等发光现象的机理,还深入分析了材料的光吸收谱和光发射谱,并详细阐述了LED、激光器、太阳能电池等基于光学性能的器件。整本书的语言风格精准而富有诗意,作者在论述专业知识的同时,不忘穿插一些文学作品和艺术创作中对光学现象的描绘,让阅读过程充满了美感。

评分☆☆☆☆☆

这部著作如同一扇窗,让我窥见了材料“声学性能”的奇妙世界。在此之前,我对材料的声音特性知之甚少,这本书则为我打开了新的认知维度。作者在论述“声波在材料中的传播”时,不仅仅是介绍声速、声阻抗等参数,而是深入分析了材料的密度、弹性模量等因素如何影响声波的传播,并以超声波探伤、声纳技术等应用为例,生动地展现了声学性能在无损检测和信息传递中的作用。我尤其对关于“吸声与隔声”的章节印象深刻,书中详细阐述了不同材料的吸声机理,以及材料结构、表面处理等如何影响其吸声效果,并以建筑声学、汽车降噪等应用场景,说明了声学性能在改善居住环境、提升产品舒适度方面的关键性。书中关于“声发射与声学声学”的讨论也十分详尽,作者不仅介绍了声发射现象的产生机理,还深入分析了它在材料损伤监测和结构健康诊断中的应用,并详细阐述了如何通过分析声发射信号来评估材料的完整性和剩余寿命。整本书的语言风格既有科学的严谨,又不乏艺术的灵动,作者在论述专业知识的同时,不忘穿插一些音乐欣赏和自然界的声音现象,让阅读过程充满了愉悦感。

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