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《现代工程材料学导论》 内容概要 本书旨在为理工科本科生系统介绍现代工程领域中最为关键的一类基础——工程材料。全书结构严谨，内容涵盖面广，深度适中，力求在有限的篇幅内，为读者构建一个全面、深入且具备前瞻性的材料科学与工程知识框架。本书并非对某一特定考试大纲的解读或复述，而是致力于培养读者对材料的本征属性、结构-性能关系、加工工艺及其应用限制的深刻理解。 第一篇：材料科学基础 本篇着重于奠定材料科学的理论基石。 第一章：材料的分类与基本概念 详细阐述了金属、陶瓷、高分子、复合材料及功能材料五大类工程材料的界定标准、主要组成、宏观力学性能（如强度、硬度、韧性、蠕变、疲劳）的定义与测量方法。重点剖析了材料性能的各向异性与环境敏感性。本章不涉及特定年份的考试要求或命题趋势，而是纯粹从材料科学的本质出发，讨论材料的广义分类体系。 第二章：晶体结构与缺陷 深入探讨了固体材料的微观结构，包括晶格常数、晶体结构类型（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）及其对材料宏观性质的影响。详细分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成、迁移与在材料性能（如塑性、导电性）中的核心作用。内容完全基于材料物理化学原理，与任何年度的国家统一考试大纲的特定知识点划分无关。 第三章：结合力与热力学基础 阐述了原子间的主要结合力（离子键、共价键、金属键、范德华力）的本质及其对材料熔点、模量和电学特性的决定性影响。引入材料体系的相图概念，讲解吉布斯相律、杠杆原理在线平衡相分析中的应用，特别是二元合金（如Fe-C系以外的简化模型）的相变过程。本章聚焦于热力学驱动力，而非特定年份的化学或物理考试要求。 第二篇：结构与性能的调控 本篇是本书的核心，连接了微观结构与宏观工程应用。 第四章：金属材料 系统介绍黑色金属（钢铁）和有色金属（铝、铜、钛合金）的微观组织演变。详细解析了金属的热处理工艺，包括退火、正火、淬火、回火的机理和效果，阐述了晶粒细化、固溶强化、析出强化等强化机制。重点分析了不同热处理状态下钢材的拉伸曲线、冲击韧性变化，内容侧重于材料工程实践，而非特定考试大纲中对具体合金牌号的记忆要求。 第五章：陶瓷材料 区分结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅）和功能陶瓷（如铁电陶瓷、压电陶瓷）。探讨了陶瓷的离子共价键合特点导致其高硬度、耐高温性但脆性的原因。详细描述了粉体制备、成型与烧结过程对最终密度和气孔率的控制，以及气孔对机械性能和导热性能的负面影响。 第六章：高分子材料 深入研究聚合物的分子链结构（线型、支化、交联）、构象和形态（结晶度与非晶区）。讲解了高分子材料的粘弹性行为、松弛现象和蠕变特性。分类讨论了热塑性塑料（如聚乙烯、聚丙烯）与热固性塑料（如环氧树脂）的加工和应用特点。本章内容完全基于高分子物理化学，不涉及特定时间段内高中化学对高分子官能团的考核范围。 第七章：复合材料 阐述了复合材料的设计理念，即不同组分（基体与增强体）的协同效应。详细分析了纤维增强复合材料（如玻璃纤维、碳纤维增强环氧树脂）的应力传递机制和失效模式，包括界面性能的重要性。讨论了层合板的性能预测模型，强调了设计导向，而非对特定复合材料制备工艺的死板要求。 第三篇：材料加工与应用 本篇关注如何将材料转化为可用的工程部件，并展望未来发展。 第八章：材料的成型与连接工艺 涵盖了金属的塑性加工（轧制、锻造、挤压）、铸造工艺（砂型铸造、压力铸造）的原理与缺陷控制。此外，详细讨论了焊接、钎焊等连接技术中的热影响区（HAZ）分析及冶金结合的特点。本章侧重于工程热力学和流体力学在加工过程中的体现。 第九章：材料的表面工程与防护 探讨了提高材料服役性能的关键技术，包括热浸镀、电镀、化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）的原理。重点分析了腐蚀的电化学机理、各类腐蚀形式（均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂）的预防措施，如钝化膜的形成与稳定性。 第十章：功能材料概览与前沿探索 简要介绍了半导体材料的基础导电机制、磁性材料（软磁、硬磁）的磁滞回线分析、以及光学材料的基本要求。最后，对纳米材料的尺寸效应、智能材料（如形状记忆合金）的工作原理进行了前瞻性介绍，旨在拓宽读者的学术视野，这些内容通常远超基础统一考试的范畴。 本书特色总结： 本书以材料结构-性能-加工-应用的逻辑链条为主线，强调从第一性原理理解材料行为。它拒绝任何对特定年份统一考试知识点或题型的依赖与罗列，完全聚焦于材料科学与工程学科的普适性、系统性和前沿性知识体系的构建。读者将获得的是一套坚实的、可用于后续专业学习和工程实践的材料科学基础。
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