材料工程基础辅导与实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王昆林

出品人:

页数:96

译者:

出版时间:2009-9

价格:13.00元

装帧:

isbn号码:9787302209614

丛书系列:

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• 材料工程
• 材料科学
• 工程教育
• 实验教学
• 高等教育
• 教材
• 辅导
• 基础知识
• 工程材料
• 大学教材

探寻物质世界的奥秘：现代材料科学与工程前沿导览 一、 聚焦前沿，构建宏观与微观的桥梁 本书旨在为材料科学与工程领域的学习者及研究人员提供一个全面、深入且紧跟时代步伐的知识框架。我们不局限于传统材料学科的基础概念，而是将焦点投向当代材料领域最具活力和创新性的方向，尤其侧重于如何从原子和电子层面理解材料的宏观性能，并指导新型功能材料的设计与制备。 1. 跨尺度结构与性能关联：从晶格到器件 材料的性能并非孤立存在，而是其内在结构在不同尺度上相互作用的综合体现。本书将深入探讨如何运用先进的表征技术（如高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、同步辐射X射线散射等）解析材料在纳米尺度（如晶界、位错、缺陷结构）的精确形貌。重点分析这些微观特征如何直接影响材料的力学响应（如韧性、疲劳寿命）、电学特性（如载流子迁移率、能带结构）以及热学行为（如热导率）。我们将详细阐述晶体塑性理论、非晶态结构的热力学模型，以及如何利用计算模拟（如密度泛函理论DFT、分子动力学MD）来预测和解释这些跨尺度的关联机制。 2. 新兴功能材料的理论基础与应用 当前材料科学的突破往往源于对特定功能的精准调控。本书将用大量篇幅介绍几类极具前景的新兴功能材料： 二维材料的物理化学： 重点剖析石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等单原子层材料的独特电子结构（如狄拉克锥）、超高比表面积特性及其在柔性电子、高效催化中的应用潜力。讨论层间范德华力调控、缺陷工程在优化二维材料性能中的关键作用。 智能与响应性材料： 深入探讨形状记忆合金（SMA）、压电/热释电材料以及光敏高分子材料的工作原理。阐述其在传感器、驱动器和自修复系统中的设计哲学，包括应变梯度理论在描述其复杂耦合行为中的应用。 能源转化与储存材料： 关注新一代固态电解质、高熵氧化物正极材料的设计理念。从材料的化学热力学角度，分析界面阻抗、离子扩散路径的优化策略，以期实现更高的能量密度和更长的循环寿命。 3. 极端环境下的材料行为 现代工程对材料的要求已超越常规工作条件。本书专门设置章节探讨材料在极端环境下的服役行为： 高温与蠕变： 分析高温合金（如镍基单晶合金）中析出相的演化动力学，以及“蠕变空洞”的形成与扩展机制。介绍超高温陶瓷（UHTCs）的抗氧化机制与热障涂层（TBCs）的失效模式。 辐射损伤： 针对核能和空间应用，阐述高能粒子辐照（中子、质子）对金属和陶瓷材料内部缺陷簇的产生和聚集过程。讨论“辐射硬化”和“辐照肿胀”的微观机理，以及如何通过元素掺杂或引入纳米沉淀物进行辐射损伤修复。 二、 先进制备工艺与精确控制 新材料的诞生离不开创新性的制备技术。本书强调从“烧结”到“精确构筑”的转变，聚焦于可控的、低缺陷的材料制造方法。 1. 增材制造（3D打印）中的材料科学挑战 选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等增材制造技术正在颠覆传统制造流程。本书将分析在快速加热与冷却过程中，金属粉末床的熔池动力学、凝固速率对微观组织（如柱状晶、再结晶晶粒）的决定性影响。特别关注增材制造件中残余应力、孔隙率的控制，以及如何通过后处理（如热等静压HIP）来优化其力学性能。 2. 气相沉积与薄膜生长动力学 在微电子和光学领域，薄膜的质量至关重要。我们详细介绍化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）的反应机理。探讨薄膜的择优取向、晶面能差异如何驱动特定的薄膜生长模式（如岛屿生长、层状生长），以及如何利用等离子体增强技术实现低温、高密度的薄膜生长。 3. 界面工程与异质结构建 现代器件的性能往往取决于不同材料界面的特性。本书探讨如何通过原子层沉积（ALD）实现亚纳米级的厚度和保形性涂层。深入分析半导体异质结中的能带匹配、界面态密度对器件性能（如太阳能电池的光生载流子分离效率）的影响，并介绍界面修饰技术在抑制界面反应和提高器件稳定性方面的作用。 三、 计算材料学：预测与设计的新范式 现代材料研究已进入“计算驱动”的时代。本书系统介绍计算工具如何加速新材料的发现过程。 1. 第一性原理计算（DFT）的应用 详细解释如何利用DFT计算材料的基本热力学稳定态、电子结构、态密度（DOS）以及缺陷形成能。展示如何通过计算取代昂贵的实验筛选，预测新型合金的相图、催化剂的活性位点几何构型以及二维材料的应变效应。 2. 介尺度模拟与机器学习 对于涉及微观组织演变的问题（如晶粒长大、裂纹萌生），介尺度模拟（如相场法Phase-Field Model）提供了强大的工具。同时，本书介绍如何将实验数据和计算结果整合到机器学习（ML）框架中，建立材料性能预测模型。重点讨论特征工程（Feature Engineering）在材料数据挖掘中的重要性，以及高通量计算筛选（High-Throughput Screening）的流程设计。 总结 本书内容结构严谨，理论深度与工程应用并重，旨在引导读者超越传统的宏观性能描述，深入到材料的微观世界，掌握理解、设计和制造下一代先进材料所必需的现代科学工具和思维方式。它不仅是知识的传授，更是思维方法的训练，助力读者在瞬息万变的材料科学前沿领域占据制高点。

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我是一位对材料创新充满好奇的从业者，虽然并非科班出身，但一直希望能系统地了解材料工程领域。看到《材料工程基础辅导与实验》的书名，我第一时间联想到的是这本书可能涵盖了非常广泛的材料类型和应用。我希望它能在“实验”部分，不仅仅局限于传统的金属材料，更能涉及高分子材料、陶瓷材料、复合材料等新兴材料的实验方法。例如，高分子材料的流变学测试，陶瓷的烧结过程控制，以及复合材料的界面设计与性能表征，这些都是我非常感兴趣的领域。我期待书中能够提供不同类型材料的实验操作规程，以及相关的仪器设备介绍。更重要的是，我希望这本书能够对实验结果的解释和讨论给予足够的篇幅，指导读者如何从实验数据中提取有价值的信息，并将其与理论模型相结合。如果书中能够提供一些前沿的实验技术和研究方法，比如纳米材料的制备与表征，或者功能材料的开发流程，那将对我的工作非常有启发。另外，我也很关注这本书的参考文献和推荐阅读列表，希望能借此进一步拓展我的知识面，了解更多相关的研究动态。

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最近一直在寻找一本能够系统梳理材料科学核心概念的读物，而这本《材料工程基础辅导与实验》恰好引起了我的兴趣。我猜想，它可能在“基础辅导”这一部分，会对材料学的基本原理进行深入浅出的讲解。我希望它能够清晰地阐述原子结构、晶体结构、缺陷、相变等基本概念，并且用通俗易懂的语言来解释那些看似复杂的理论。一个好的教材，不应该仅仅是知识的堆砌，更应该能够引导读者建立起对材料世界的整体认知。我尤其期待它在“辅导”部分，能提供一些解题思路和方法，帮助学习者攻克那些棘手的计算题和理论分析题。例如，在材料力学性能方面，如何从微观结构预测宏观表现？在热力学方面，相图的解读有什么关键点？这些都是我在学习过程中曾经遇到过的难点。此外，如果书中能够提供一些典型案例分析，将更加有助于我理解理论知识在实际工程中的应用。比如，分析某种合金的失效原因，或者设计一种具有特定性能的材料，这些都将极大地提升我学习的深度和广度。我也希望它的章节安排能够逻辑清晰，循序渐进，让我在学习过程中能够逐步深入，而不是感到杂乱无章。

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这本书的封面设计很朴实，封面上的“材料工程基础辅导与实验”几个字，让我一下子就回想起了大学时代，那个充满理论和实践碰撞的时刻。翻开书页，首先映入眼帘的是一本厚实的教材，纸张质量不错，摸起来有质感，这让我对里面的内容充满了期待。我一直认为，学习材料工程，光有理论是不够的，实验的环节至关重要。这本书的名字就点出了这一点，辅导和实验并重，这让我觉得它很可能是一本能够帮助学生扎实掌握材料学基础知识，并且能够动手实践的书。我尤其关注的是它在实验部分的详尽程度，是仅仅罗列实验步骤，还是能深入浅出地讲解实验原理，以及实验结果的分析方法。如果是后者，那么这本书的价值将大大提升。我希望能从中看到一些经典的材料性能测试方法，比如拉伸试验、显微组织观察、硬度测试等，并且有清晰的图文说明，让我能够一目了然。同时，如果能附带一些常见材料的性质数据和分析案例，那就更完美了，这将极大地节省我查阅资料的时间，也能帮助我更好地理解实验数据。我对这本书的印刷质量和排版布局也比较在意，毕竟阅读体验是很重要的，清晰的字体、合理的段落划分，以及高质量的插图，都能让学习过程更加愉快。

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我是一位即将步入材料工程领域的学生，对于如何高效地进行实验和理解实验结果感到一丝迷茫。这本书的标题《材料工程基础辅导与实验》让我觉得它像一位经验丰富的导师，能够在我学习的道路上给予指导。我非常看重它在“实验”部分的实用性。我希望它能够清晰地列出不同实验的准备工作、操作步骤、注意事项以及数据记录表格。比如，在进行金相显微组织观察时，如何选择合适的试样制备方法（抛光、腐蚀），不同腐蚀剂的作用机理，以及如何利用显微镜观察到晶界、夹杂物等特征。同时，我期望这本书能提供关于实验安全方面的指导，毕竟实验操作安全是第一位的。此外，在“辅导”部分，我希望它能对实验结果的误差分析和不确定度评估有所讲解，这对于科学研究来说至关重要。如何判断实验结果的可靠性？如何减少和避免实验误差？这些都是我迫切需要了解的。如果书中能提供一些基于实验数据的论文写作规范和报告撰写技巧，那将是我学习过程中的巨大财富。

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作为一个对材料科学历史和发展趋势感兴趣的普通读者，《材料工程基础辅导与实验》这本书的书名，让我联想到它可能不仅仅是一本纯粹的技术手册，而是在基础理论的讲解中，也融入了材料学科的发展脉络。我希望在“辅导”的部分，它能追溯一些关键材料的发明和发展历程，比如钢铁的冶炼技术如何改变了世界，或者聚合物的出现如何深刻影响了日常生活。这样的叙述方式，能够让学习过程更具趣味性和人文关怀。同时，我也期待它能够探讨一些材料科学的未来发展方向，比如新能源材料、生物医用材料、智能材料等。在“实验”部分，我希望它能展示一些具有代表性的材料实验，通过这些实验，来印证材料性能与结构的关系，或者展示材料在不同环境下的行为。例如，通过高温蠕变实验来展示金属在高应力、高温下的变形特性，或者通过电化学测试来揭示电池材料的充放电机制。这样，即便是非专业人士，也能通过具体的实验案例，对材料科学的魅力有一个直观的感受。我更希望它能够用一种引人入胜的语言，让材料科学不再枯燥乏味。

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