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出版者:W. H. Freeman

作者:Daniel C. Harris

出品人:

页数:750

译者:

出版时间:2010-4-30

价格:USD 52.22

装帧:Hardcover

isbn号码:9781429218153

丛书系列:

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• 化学
• 分析化学
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《现代材料科学导论》 内容简介 本书旨在为材料科学领域的初学者提供一个全面、深入且富有洞察力的导论。我们聚焦于理解材料的结构、性能、加工以及它们在不同应用中的行为。本书不仅涵盖了基础的晶体学、热力学和动力学原理，更着重于将这些基础理论与实际材料的宏观性能建立联系，构建起一个完整的材料科学知识体系。 第一部分：材料科学基础 第一章：材料的分类与重要性 本章首先界定了材料科学的范畴及其在现代科技发展中的核心地位。我们将对材料进行广泛的分类，包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料以及新兴的功能性材料（如半导体和纳米材料）。每类材料的典型代表及其核心应用被详细介绍，为后续章节的深入探讨打下坚实的背景基础。我们将探讨材料选择的决策过程，强调性能与成本、环境影响之间的权衡。 第二章：晶体结构与原子排列 理解材料的微观结构是掌握其宏观性能的关键。本章深入探讨了晶体学的基本概念，包括晶格、晶胞、晶系和布拉维格子。重点分析了最常见的金属结构——体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）的堆积效率、配位数及各向异性特点。此外，非晶态材料（如玻璃）的短程有序结构也被纳入讨论范围。我们将详细介绍X射线衍射（XRD）在确定晶体结构中的应用原理和数据解读方法。 第三章：晶体缺陷与微观形貌 理想晶体在现实中并不存在。本章专门研究晶体缺陷对材料性能的决定性影响。我们细致划分了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。位错理论是本章的核心，深入分析了刃型位错和螺型位错的运动机制，以及它们如何控制金属的塑性变形和强度。晶界能、晶界扩散以及晶界在腐蚀中的作用也将被详细阐述。 第二部分：材料的热力学与动力学 第四章：材料热力学基础 本章建立在经典热力学框架之上，应用于材料体系。我们探讨了吉布斯自由能、相平衡和化学势的概念。重点分析了相图（单组分和二元合金）的构建原理、相区解读以及相变过程中的热力学驱动力。利用相图预测固溶体、化合物的形成条件，以及相变温度和成分变化，是本章训练的重点。 第五章：扩散现象与动力学过程 扩散是材料加工、性能退化（如氧化、蠕变）的核心机制。本章详细介绍菲克第一定律和第二定律，区分了原子在晶体中的替换式扩散和间隙式扩散的机理和激活能。我们分析了温度、晶体结构和缺陷浓度对扩散系数的影响。此外，液固界面反应速率和相变动力学（如形核与长大理论）也将被引入，解释材料在非平衡条件下的演变过程。 第三部分：结构与性能的关联 第六章：金属的机械性能 本章集中研究金属材料的力学响应。内容涵盖弹性形变（胡克定律、杨氏模量）、塑性形变（屈服强度、加工硬化）以及断裂性能（韧性、脆性、断裂韧度）。我们将深入分析加工硬化、晶粒细化、固溶强化和沉淀强化的强化机制，以及如何通过热处理（如退火、正火、淬火和回火）来精确调控这些性能。疲劳和蠕变现象的机理及其预测模型亦被详尽介绍。 第七章：陶瓷材料的特性与挑战 陶瓷材料以其高硬度、耐高温和化学惰性而著称。本章分析了陶瓷的离子性和共价键合特性如何导致其本质上的脆性。重点讨论了陶瓷的烧结过程、微观结构控制（如晶粒尺寸和孔隙率）对力学性能的影响。此外，陶瓷的电学和热学性能（如介电常数、热膨胀系数）及其在高温工程中的应用面临的挑战（如热震稳定性）将作为重要内容。 第八章：聚合物科学与工程 聚合物作为一类独特的材料，其性能强烈依赖于分子链的长度、拓扑结构和链间相互作用力。本章介绍了聚合物的分子结构（如自由体积、链缠结）、形态结构（结晶度与非晶区）和粘弹性行为。详细阐述了拉伸、蠕变、应力松弛等动态力学测试方法。Tg（玻璃化转变温度）和Tm（熔点）的测定及其对材料使用温度范围的意义是本章的重点。 第九章：功能材料的电学与磁学基础 现代科技依赖于材料的特殊功能。本章聚焦于电学和磁学性能。在电学方面，我们区分了导体、半导体和绝缘体的能带结构理论，详细解释了本征半导体和掺杂半导体的导电机制，以及霍尔效应的应用。在磁学方面，讲解了磁畴理论、磁滞回线、顺磁性、抗磁性和铁磁性的微观根源，并介绍了磁记录和软磁材料在变压器中的应用。 第四部分：材料的加工与应用 第十章：材料的加工工艺概论 本章探讨如何将原材料转化为具有所需形状和性能的最终产品。金属加工技术（如铸造、锻造、轧制、焊接）的物理基础和对材料微观结构的影响被系统梳理。对于陶瓷和聚合物，我们将分析成型技术（如注塑、挤压、干压）的原理。特别关注加工过程中引入的残余应力和表面完整性的控制。 第十一章：材料的表面工程与腐蚀 材料的失效往往始于表面。本章深入探讨了材料在环境中的化学和电化学腐蚀机理，包括电化学电池的建立、电位-pH图的应用，以及点蚀、应力腐蚀开裂等复杂腐蚀形态。随后，重点介绍先进的表面改性技术，如热喷涂、PVD/CVD薄膜沉积、离子注入等，旨在提高材料的耐磨性、抗腐蚀性和表面功能性。 第十二章：复合材料的设计与性能 复合材料通过组合不同材料的优点来克服单一材料的局限性。本章详细分析了纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维）和颗粒增强复合材料的力学建模，包括对界面结合强度的量化分析。本章强调了材料设计中“取向性”和“界面工程”的关键作用，以及复合材料在航空航天和体育器材中的前沿应用。 本书结构逻辑清晰，理论深度适中，辅以大量的实例分析和实际工程背景，旨在培养读者从原子尺度到宏观应用全面理解材料行为的能力。

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说实话，我是一个视觉学习者，对纯文字的教材常常感到头晕。但是，这本《定量化学分析》在视觉呈现上简直是一场革命。它的色彩运用非常克制而精准，关键信息点总能通过醒目的颜色区分开来，极大地减轻了我的阅读负担。除了精美的插图外，书中大量的流程图和决策树结构，将复杂的实验步骤系统地梳理出来，使得原本令人望而生畏的实验设计过程变得逻辑清晰。比如，在处理未知样品分离步骤时，书中提供了一个清晰的流程图，哪种溶剂体系优先考虑，哪种色谱柱更适用，一目了然。这比死记硬背长长的规则清单有效率多了。此外，书中的习题设计也相当巧妙，它们并非简单的数值计算题，而是更多地侧重于情景模拟和数据解释，真正考验你对分析过程的整体把握。我感觉自己不仅仅是在学习如何操作仪器，更是在学习如何像一个真正的分析化学家那样去思考和解决实际问题。对于需要动手操作和数据分析的实验课程，这本书提供的支持是无与伦比的。

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拿到这本书时，我原本是抱着“凑合着用”的心态。毕竟，市面上关于分析化学的书籍汗牛充栋，质量参差不齐。然而，这本书的深度和广度超出了我的预期。它不仅仅是一本教科书，更像是一部详尽的化学分析方法论宝典。最让我印象深刻的是对现代分析技术——比如高效液相色谱（HPLC）和质谱（MS）——的介绍。很多教材只是泛泛而谈，但这本书深入剖析了这些技术背后的物理化学原理，对仪器的选择、方法的建立乃至结果的解读，都提供了非常细致的指导。我尤其欣赏作者在讨论特定方法时，会穿插一些历史背景和经典文献引用，这让整个学科的学习过程变得有血有肉，而不是孤立的知识点堆砌。书中还包含了许多关于“为什么”而不是仅仅“怎么做”的讨论，这种对根源性问题的深究，培养了我们批判性思考的能力。对于已经有一定基础，希望向研究方向深入的读者来说，这本书无疑是不可多得的参考资料。它的专业性毋庸置疑，但行文又保持着一种难得的可读性。

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我必须承认，我对化学的理解相对薄弱，基础知识不算扎实。起初，我对这本看起来很“硬核”的分析化学书感到有些畏惧。然而，这本书的叙事结构展现了令人惊叹的包容性。作者似乎时刻记得读者的背景差异，总能在关键的数学推导前，用非常通俗的语言解释其背后的物理或化学意义。例如，在解释平衡常数对反应完全度的影响时，它会用一个生动的“拔河比赛”的比喻来阐述，瞬间就打破了数学公式带来的隔阂感。即便是最复杂的电化学分析部分，作者也设计了大量的“思考题”，这些问题不是为了难倒读者，而是引导你去主动探索知识的连接点。阅读这本书的过程，更像是一场有向导的探险，每走一步都有清晰的指引，而且沿途的风景（知识点）也足够迷人。它让我重新认识到，科学的学习不一定非得是痛苦的，只要方法得当，它完全可以是一种享受。强烈推荐给所有想深入理解化学分析底层逻辑，但又担心被复杂数学吓跑的读者。

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作为一名在职人员，我需要一本能够快速查阅、解决实际工作问题的参考书，而不是那种面面俱到但细节不足的入门读物。这本书恰好填补了我的需求空白。它的索引编排逻辑非常人性化，查找特定方法或参数几乎不需要费力。更重要的是，它在讨论每一种分析技术时，都非常注重其实用性和局限性。例如，在介绍重量分析时，它没有回避干燥箱温度控制不当可能导致的系统误差，并给出了校准和修正的实用建议。这种“不回避问题”的态度，让这本书显得格外真实可信。我特别喜欢它关于“质量控制与保证”（QA/QC）章节的论述，内容详实且紧密结合最新的行业标准。对于需要编写标准操作程序（SOP）或进行方法验证的人员来说，这本书简直就是一本活的指南。它提供了一种扎实的理论基础，支撑着我们去做出更可靠的实验决策，而不是盲目地套用网上的不确定信息。

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这本《定量化学分析》实在是太棒了！我一直觉得化学分析这门课枯燥乏味，公式满天飞，实验步骤复杂得像迷宫，但这本书完全改变了我的看法。作者的叙述方式非常生动，就像一位经验丰富的老教授在给你讲故事，而不是冷冰冰地罗列知识点。特别是关于误差分析和数据处理的部分，以往我总是囫囵吞枣地记公式，现在读起来才真正理解了每一个数字背后的意义。书中通过大量贴近实际的案例，将那些抽象的理论概念具象化了。比如，在讲到滴定分析时，作者没有直接抛出当量点的概念，而是用了一个关于食品安全检测的场景来铺垫，让我立刻明白了为什么要精确控制滴定体积。而且，这本书的排版和插图设计也十分用心，图表清晰明了，对比鲜明，很多复杂的仪器结构图都用三维透视图展示，即便是初学者也能一目了然。这种从宏观到微观，从理论到实践的渐进式讲解，极大地激发了我对化学分析的热情，感觉自己不再是死记硬背，而是在真正学习一门严谨的科学。我强烈推荐给所有正在为分析化学头疼的同学们，这本书绝对是你的救星。

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