具体描述
材料科学与工程基础（第三版） 概述 《材料科学与工程基础（第三版）》是一本为材料科学与工程领域本科生和研究生精心打造的入门级教材。本书全面深入地介绍了材料的结构、性能、加工以及它们之间的相互关系，为读者构建了坚实的理论基础和实践认知。本版在继承前版优良传统的基础上，对内容进行了更新和扩展，力求紧跟学科发展的最新动态，并更加注重培养学生的分析问题和解决问题的能力。 内容亮点 本书结构清晰，逻辑严谨，从宏观到微观，从基本原理到应用实例，层层递进。 材料的微观结构与性能： 原子结构与化学键：详细阐述了原子模型、电子结构、周期表以及不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）的形成及其对材料性能的影响。通过对晶体结构的介绍，深入剖析了原子在材料中的排列方式，以及点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）等结构特征如何决定材料的力学、电学和热学等基本性能。 晶体结构：重点介绍了各种常见的晶体结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）、六方密堆积（HCP）等，并详细讲解了晶体学参数、晶面和晶向的表示方法，以及它们对材料各向异性的影响。 非晶态材料：除了晶体材料，本书还讨论了非晶态材料，包括玻璃和聚合物，分析了它们独特的结构特点和性能表现。 材料的宏观性能： 力学性能：系统阐述了材料的强度、硬度、韧性、塑性、弹性模量、疲劳、蠕变等重要力学性能。通过应力-应变曲线的分析，深入探讨了材料在不同载荷作用下的变形机制。本书还重点介绍了强化机制，如固溶强化、沉淀强化、晶界强化和形变强化，以及这些机制如何提高材料的强度和韧性。 热学性能：包括热导率、比热容、热膨胀系数等，分析了这些性能对材料在高温环境下的应用选择和设计至关重要。 电学性能：深入讲解了导体、绝缘体和半导体的电学特性，包括导电机制、能带理论、载流子浓度等，为理解和设计电子器件提供了理论基础。 磁学性能：介绍了顺磁性、抗磁性、铁磁性等磁学现象，以及磁性材料的应用。 光学性能：讨论了材料的反射、折射、透射、吸收等光学特性，以及它们在光学器件和显示技术中的应用。 相变与相图： 相平衡与相图：详细讲解了相的概念、相律以及二元和三元相图的绘制与解读。通过对相图的分析，可以预测材料在不同温度和成分下的相组成和相变行为，这对于材料的设计和热处理至关重要。 固态相变：重点介绍了扩散控制相变、无扩散相变等固态相变过程，并结合实际材料，如钢铁的相变，分析了相变对材料性能的影响。 材料的加工与制造： 金属加工：包括铸造、锻造、轧制、挤压、拉伸等成形工艺，以及焊接、钎焊等连接技术，重点阐述了这些工艺对材料显微组织和性能的影响。 陶瓷与玻璃加工：介绍了粉末冶金、烧结、玻璃成形等特有的加工方法。 聚合物加工：包括注塑、挤出、吹塑等成形技术。 复合材料制造：讨论了纤维增强、颗粒增强等复合材料的制备工艺。 材料的失效与防护： 腐蚀与防护：深入分析了金属腐蚀的机理，包括电化学腐蚀和化学腐蚀，并介绍了各种防腐蚀措施，如缓蚀剂、牺牲阳极、表面涂层等。 断裂失效：讲解了脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂等失效模式，以及断裂韧性的概念和测试方法。 磨损：分析了磨损的类型及其对材料性能的影响，并介绍了耐磨材料的选择和设计。 现代材料与前沿技术： 纳米材料：介绍了纳米材料的独特性能和应用，如纳米颗粒、纳米管、纳米线等。 智能材料：包括形状记忆合金、压电材料、热敏材料等，以及它们在传感器、执行器等领域的应用。 生物材料：讨论了用于医疗器械、组织工程等的生物相容性材料。 功能材料：介绍了在能源、环境、信息等领域具有特殊功能的材料，如半导体材料、磁性材料、光学材料等。 特色与优势 理论与实践相结合：本书在讲解理论知识的同时，大量引用了工业生产中的实际案例和应用实例，帮助读者理解理论的实际意义和工程应用价值。 丰富的图表和插图：大量的示意图、金相显微照片、性能曲线等辅助材料，直观生动地展示了材料的结构、性能和加工过程，有助于读者更深入地理解复杂概念。 问题导向的学习：每章都配有大量的习题，涵盖了概念理解、计算分析和实际应用等多个层面，旨在巩固和深化学生的学习。 现代视角：第三版在内容更新上，特别加入了纳米材料、智能材料、生物材料等前沿领域的内容，展现了材料科学与工程的最新发展趋势。 清晰的语言和逻辑：作者用清晰易懂的语言阐述复杂的科学原理，逻辑结构严谨，层次分明，使得初学者也能轻松入门。 适用读者 本书是化学、物理、机械、航空航天、土木工程、生物医学工程等相关专业的本科生和研究生学习材料科学与工程的理想教材。同时，对于从事材料研发、生产和应用的技术人员，以及对材料科学感兴趣的业外人士，本书也能提供宝贵的知识和参考。 通过学习《材料科学与工程基础（第三版）》，读者将能够系统掌握材料科学与工程的基本原理，理解不同材料的特性及其应用，并具备分析和解决工程实践中材料相关问题的能力，为未来在材料领域的学习和职业发展奠定坚实的基础。
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