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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:张永瑞

出品人:

页数:311

译者:

出版时间:2009-1

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787560621371

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现代材料科学导论：从原子到宏观性能的探索 图书简介 本书旨在为初学者提供一个全面而深入的视角，探索现代材料科学的基石原理、研究方法以及其在工程应用中的广泛领域。我们聚焦于理解材料的微观结构如何决定其宏观物理、化学和机械性能，并探讨如何通过材料设计和加工来优化这些性能，以满足日益复杂的工程需求。 本书内容结构严谨，逻辑清晰，从最基本的原子尺度结构入手，逐步过渡到晶体结构、缺陷理论，再到不同大类材料（金属、陶瓷、聚合物和复合材料）的特性及其相互关系。 --- 第一部分：材料科学的基石——结构与性能的关系 第一章：材料科学概论与原子结构 本章首先界定了材料科学的范畴及其在现代工程技术中的核心地位。我们将深入探讨原子结构，包括电子排布、离子键、共价键、金属键和范德华力等基本化学键合类型。重点分析这些键合特性如何影响材料的熔点、硬度、导电性和热膨胀性等基础物理属性。此外，还将介绍晶体结构的基本概念，例如晶格、晶胞以及常见的晶体结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积等），为后续理解材料的宏观力学行为奠定基础。 第二章：晶体结构与晶体缺陷 本章详细阐述了理想晶体结构的概念，并着重分析了现实材料中不可避免的晶体缺陷。我们将分类讨论点缺陷（如空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。特别是，位错理论是理解金属塑性变形和强度提升机制的关键。本章将结合几何学和热力学原理，解释如何通过控制缺陷的类型和密度来调控材料的性能，例如通过固溶强化、加工硬化和晶界强化。 第三章：热力学与动力学基础 材料的稳定性和相变过程是理解材料行为的核心。本章引入材料科学中的热力学基础，包括吉布斯自由能、相图的构建与解读（单组元和二元相图，如铁碳合金相图）。重点分析相变过程中的驱动力和反应速率，即材料动力学。扩散现象是理解固态反应、热处理和腐蚀过程的关键机制，本章将详述菲克定律及其在不同温度和浓度梯度下的应用。 --- 第二部分：四大类工程材料的特性与应用 第四章：金属材料：强度与韧性的平衡 金属因其优异的导电性、导热性、延展性和相对高的强度而被广泛应用。本章深入探讨金属的微观结构——晶粒和晶界如何影响其力学行为。详细介绍铁碳合金体系（钢和铸铁）的热处理工艺，如退火、正火、淬火和回火，以及这些工艺如何改变马氏体、贝氏体、珠光体和渗碳体等微观组织。此外，还将涉及非铁金属合金（如铝合金、铜合金）的设计原理及其在航空航天和电子领域的应用。 第五章：陶瓷材料：高温与耐磨性的典范 陶瓷材料以其高硬度、高熔点、优异的化学稳定性和电绝缘性著称。本章区别于传统意义上的粘土陶瓷，重点关注工程陶瓷（如氧化物、碳化物、氮化物）。由于陶瓷材料的脆性，本章将详细讨论其断裂韧性的局限性，并介绍增韧技术，如晶界钉扎、第二相粒子增强。此外，还将覆盖陶瓷在极端环境下的应用，如耐火材料和生物医学植入体。 第六章：聚合物材料：轻质与柔性的革命 聚合物，或称塑料和橡胶，是基于长链分子结构的一类材料。本章剖析聚合物的分子结构（线性、支化、交联）及其对宏观粘弹特性的影响。我们将区分热塑性材料和热固性材料，并讨论玻璃化转变温度（Tg）和结晶度对聚合物性能的影响。重点内容包括聚合物的加工技术（如注塑、挤出）以及它们在包装、汽车轻量化和生物材料中的前沿应用。 第七章：复合材料：性能的协同效应 复合材料是通过将两种或多种不同材料结合起来，以实现单一材料无法达到的综合性能。本章系统性地介绍复合材料的分类，主要关注纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）和颗粒增强复合材料。我们将介绍经典的连续纤维增强模型（如玻恩模型），用于预测复合材料在拉伸和模量方向上的各向异性性能。本章探讨了界面（基体与增强相之间的结合）在传递载荷中的关键作用。 --- 第三部分：材料的性能表征与工程实践 第八章：机械性能的测试与分析 理解材料如何响应外部载荷是工程设计的核心。本章系统地介绍主要的力学性能测试方法，包括拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、伸长率）、硬度测试（洛氏、维氏、布氏）以及冲击韧性测试（夏比冲击）。此外，我们将深入探讨材料的疲劳（循环载荷下的失效）、蠕变（高温下的时间依赖性变形）以及断裂力学基础，特别是应力强度因子和断裂韧性$K_{Ic}$的概念。 第九章：材料的电学、热学与光学性质 本章关注材料在非力学载荷下的行为。我们将分析导体、半导体和绝缘体中的电荷传输机制，并介绍半导体材料（如硅、砷化镓）的掺杂效应。在热学方面，讨论热容、导热系数以及热膨胀的微观根源。光学性质部分，重点阐述材料与光相互作用的机制，包括透明度、反射和吸收，这对光电子器件材料至关重要。 第十章：材料的腐蚀与退化 材料在服役环境中会发生不可逆的性能下降，其中腐蚀是最常见的退化形式。本章从电化学角度解释金属的氧化还原反应，并详细分类介绍各种腐蚀类型，如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂。本章不仅介绍腐蚀的机理，更侧重于防腐蚀的工程策略，包括材料选择、表面保护层（涂层、电镀）以及缓蚀剂的应用。 --- 总结 本书通过整合结构、性能、加工和应用这四个核心要素，为读者构建了一个完整的材料科学知识框架。全书注重理论与实例的结合，旨在培养读者运用材料科学的原理分析和解决实际工程问题的能力，为未来在材料研发、产品设计或过程控制等领域的工作做好充分准备。

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说实话，这本书的厚度一开始让我有点望而却步，我担心它会过于深奥，难以消化。但当我真正开始阅读，却发现自己的担忧是多余的。它更像是一位经验丰富的老师，循循善诱地引导着你一步步走进电子测量的世界。它最让我印象深刻的是，它没有回避任何一个技术细节，而是将每一个概念都剖析得淋漓尽致。例如，在介绍频率计的工作原理时，它不仅仅是告诉你如何读数，而是详细解释了内部的逻辑门电路是如何实现对脉冲信号进行计数的，以及为什么不同的触发方式会影响测量精度。书中的逻辑性非常强，每个章节的内容都承接上一章节，环环相扣，形成了一个完整的知识链条。我尤其欣赏它在分析测量不确定度这一部分的处理方式，它没有简单地给出公式，而是详细解释了各种不确定度来源，并提供了实用的分析方法，让我对测量的“误差”有了更全面的认识。看完这本书，我感觉自己对许多电子元器件和电路的内部运作原理都有了更深刻的理解，不仅仅是停留在表面的操作层面。

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我是一个对电子工程领域充满好奇的跨专业学习者，之前接触到的资料大多是零散的、不成体系的，直到我遇见了这本《电子测量技术基础》。这本书给我最深刻的感受是它的系统性和严谨性。它并非单纯地罗列各种测量设备，而是将它们置于一个完整的测量体系中进行讲解。比如，在介绍电流表的使用时，它会先讲解电流的定义和测量原理，然后再详细说明不同类型电流表的结构、特点以及在不同电路中的应用。我特别喜欢它在讲解动态测量时所展现出的深度，它不仅仅是告诉你如何记录变化的数据，而是深入分析了动态测量中的关键挑战，比如采样频率、延迟等，并提供了相应的解决方案。书中的许多例题都非常典型，能够帮助我巩固所学知识，并学会如何将理论应用于实际问题。而且，这本书的语言风格也非常专业而又不失流畅，虽然涉及很多技术术语，但作者总能用恰当的解释和比喻，让这些术语变得易于理解。

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这本书的优点在于它真正做到了“技术”与“基础”的完美结合。很多电子技术类的书籍，要么过于理论化，要么过于实践化，导致初学者难以入门。但《电子测量技术基础》这本书，在我看来，找到了一个非常恰当的平衡点。它从最基础的物理概念讲起，循序渐进地引入各种测量仪器的工作原理和使用方法。我尤其欣赏它关于数字万用表的章节，它没有简单地告诉你“这里拨到200V”，而是详细解释了不同档位的功能，以及在测量不同类型电路时需要注意的事项，还特别强调了安全操作的重要性。这本书还非常有前瞻性，它不仅介绍了传统的模拟测量技术，还花了不少篇幅讲解了数字测量技术的发展和应用，比如数据采集卡、虚拟仪器等，这让我觉得这本书的知识体系是完整且与时俱进的。另外，书中的插图设计也非常出色，清晰、准确，而且与文字内容相得益彰，大大降低了阅读的门槛。我感觉作者在编写这本书时，一定站在了一个初学者的角度，去思考如何才能让他们最快、最有效地掌握这些知识。

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这本书，说实话，我拿到手的时候，心里还是有点忐忑的。我对电子这方面的知识一直不太感冒，总觉得那些电路图、各种参数看得我头昏脑胀。但这次为了工作需要，硬着头皮买下了这本《电子测量技术基础》。翻开第一页，本以为会是枯燥乏味的理论堆砌，没想到它的开篇就用一个贴近生活的例子，比如家里电器的功率是怎么测出来的，一下子就拉近了我和书的距离。接着，书里开始介绍一些基础概念，比如电压、电流、电阻，这些我虽然依稀记得高中物理好像学过，但在这本书里，它用非常直观的方式，结合了大量的图示和动画（哦，虽然是纸质书，但文字描述就像在脑海里放动画一样），让我一下子就理解了它们之间的关系，甚至还能形象地比喻成水流的速度、宽度和阻力。我最喜欢的是它关于测量误差的章节，之前总觉得测量嘛，就是读个数值，哪来那么多讲究，看完这一段，才明白原来我们看似简单的测量背后，蕴含着那么多学问，什么系统误差、随机误差，还有如何去减小和分析这些误差，这本书都讲得条理清晰，而且还给出了很多实际操作的建议，感觉像是给我打开了一扇新世界的大门，让我对“精准”这个词有了更深的认识。

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老实说，我一开始抱着这本书，主要是冲着它的“基础”两个字去的，心想大概就是些最最简单的概念介绍。然而，当我深入阅读之后，才发现这本书的深度远超我的预期。它不仅仅是罗列名词解释，而是真正地在引导读者去理解“为什么”。比如，在讲到示波器的使用时，它并没有仅仅告诉你旋钮怎么调，而是详细解释了不同波形代表的意义，以及如何通过观察波形来判断电路的工作状态。我之前一直对示波器感觉很神秘，不知道那些五颜六色的线条到底在说什么，看完这本书，我才恍然大悟，原来那些线条就像是电路的“心电图”，记录着它每一次的跳动和变化。书中还花了不少篇幅介绍各种传感器，从温度传感器到压力传感器，再到位移传感器，它不仅仅是列出它们的功能，还深入探讨了它们的原理，比如热敏电阻是如何感知温度变化的，应变片又是如何将形变转化为电信号的。这种由浅入深，从现象到本质的讲解方式，让我觉得受益匪浅。而且，书里的案例分析非常接地气，很多都是我日常生活中或者工作中可能遇到的问题，比如如何检测电池的容量，如何判断灯泡的功率，这些都让我觉得学习的知识能够立刻派上用场，而不是纸上谈兵。

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