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出版者:

作者:Cramer, Stephen

出品人:

页数:703

译者:

出版时间:2005-1

价格:$ 298.32

装帧:

isbn号码:9780871707079

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 金属材料
• 材料工程
• 机械工程
• 材料性能
• 热处理
• 表面工程
• 合金
• 失效分析
• 制造工艺

现代材料科学与工程：基础理论与前沿应用 本书旨在为材料科学与工程领域的学生、研究人员和行业专业人士提供一个全面、深入且前沿的知识体系。它不仅涵盖了材料科学的经典基础，更聚焦于当前推动工业进步和科技创新的关键领域。 本书的结构经过精心设计，力求在理论的严谨性与应用的实践性之间找到最佳平衡点。内容涵盖了从原子和晶体结构的基本原理，到宏观力学性能的深入分析，再到先进功能材料的最新发展。 --- 第一部分：材料科学基础 本部分致力于为读者构建坚实的理论基石，理解材料的内在结构如何决定其外在性能。 第一章：材料的微观结构与键合 原子结构与电子排布： 详细阐述了不同元素在周期表中的位置与价电子构型，以及这对材料化学性质的决定性影响。 化学键合的本质： 深入探讨离子键、共价键、金属键和范德华力。通过量子力学模型（如分子轨道理论的简化应用），解释不同键合类型在晶格能、熔点和电导率上的差异。 晶体结构与晶体学基础： 详细介绍晶体的七大晶系、十四种布拉维点阵。重点讲解体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）结构的几何特征、配位数和原子堆积因子。引入晶体学符号（如Miller指数）的确定与应用，用于描述晶面和晶向。 晶体缺陷： 区分零维（点缺陷，如空位、间隙原子、取代原子）、一维（线缺陷，如位错的类型和 Burgers 矢量）、二维（面缺陷，如晶界、孪晶界）和三维缺陷。着重分析位错如何驱动材料的塑性变形——滑移和孪生机制。 第二章：热力学与动力学基础 材料热力学： 系统的介绍吉布斯自由能、焓和熵在相变过程中的作用。运用相图（一元和二元系统，如Fe-C相图的简化解读）来预测材料在不同温度和压力下的稳定性。 相变动力学： 探讨形核（均相与异相）和长大过程。引入阿伦尼乌斯方程来描述扩散速率。 扩散机制： 深入研究原子在固态材料中的传输过程，重点关注晶格内扩散（空位机制）和晶界扩散的差异。讲解 Fick 定律及其在热处理和渗碳等过程中的应用。 --- 第二部分：工程材料的性能与加工 本部分将基础理论与实际工程应用相结合，重点分析三大类工程材料的特性。 第三章：金属材料的力学行为 应力和应变分析： 阐述单轴、双轴拉伸试验，定义杨氏模量、泊松比、屈服强度和抗拉强度。分析工程应力-应变曲线的非线性特征。 塑性变形的微观机制： 详细描述位错运动在晶体材料塑性中的核心地位。解释加工硬化（应变强化）的机制，以及退火、固溶处理对位错密度的影响。 断裂力学导论： 介绍脆性断裂与韧性断裂的本质区别。引入应力强度因子 ($K$) 和断裂韧度 ($K_{IC}$) 概念，分析裂纹的萌生、扩展和最终的断裂过程。讨论疲劳（S-N 曲线与 Basquin 定律）和蠕变现象在结构可靠性中的重要性。 第四章：陶瓷与复合材料 陶瓷的结构与性能： 讲解陶瓷材料的离子/共价键合特性，导致其高硬度、高熔点但低韧性的原因。分析陶瓷的烧结过程和气孔率对性能的影响。 复合材料设计原理： 介绍复合材料的分类（纤维增强、颗粒增强、层状复合材料）。重点分析增强相和基体相的界面作用，以及遵循的混合法则（如玻尔混合法则）。 界面工程： 探讨增强纤维与基体之间的界面结合强度如何决定复合材料的整体性能，特别是对拉伸和剪切载荷的响应。 第五章：高分子材料与半导体 高分子结构与形貌： 区分线型、支化型、交联型聚合物。解释结晶度、玻璃化转变温度 ($T_g$) 和熔融温度 ($T_m$) 对高分子粘弹行为的影响。 高分子力学性能： 分析粘弹性现象，并引入时间-温度等效原理（TTSP）来预测材料的长期行为。 半导体物理基础： 阐述能带理论在半导体中的应用，区分本征半导体与掺杂半导体（N型与P型）。分析费米能级、载流子浓度与电导率之间的关系。 --- 第三部分：先进材料与制造工艺 本部分关注当代材料工程的前沿热点及其在实际制造中的应用。 第六章：功能材料：磁性、光学与电学 磁性材料： 深入探讨铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源。分析畴结构、磁滞回线以及磁性材料在存储和传感技术中的应用。 介电与压电材料： 解释电极化机制，分析介电常数和损耗因子。介绍压电效应在传感器和执行器中的应用。 导电聚合物与智能材料： 概述导电聚合物的能带结构，以及形状记忆合金、电活性聚合物等智能材料的工作原理。 第七章：材料的加工与制造技术 金属成形工艺： 详细分析塑性加工（如轧制、锻造、挤压）对材料微观结构（晶粒细化、织构形成）和力学性能的协同影响。 连接技术： 探讨焊接过程中的热影响区（HAZ）冶金变化及其对焊缝性能的削弱作用。介绍先进的扩散连接技术。 增材制造（3D打印）中的材料挑战： 重点讨论选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中快速凝固导致的非平衡相变、残余应力累积以及微观孔隙的控制，这些因素对最终部件性能的负面影响。 第八章：材料的失效分析与保护 腐蚀基础与控制： 阐述电化学腐蚀的机理（阳极反应与阴极反应），重点分析均匀腐蚀、点蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。介绍缓蚀剂、牺牲阳极保护和电镀保护技术。 表面改性技术： 探讨热处理（如渗碳、氮化）和物理气相沉积（PVD）/化学气相沉积（CVD）技术如何通过改变材料表面成分和结构来显著提升耐磨性和抗腐蚀性。 --- 结论：面向未来的材料设计 本书最后部分展望了材料科学面临的挑战，包括可持续性材料的开发、极端环境下的服役材料，以及利用计算材料学（如密度泛函理论 DFT 计算）指导新材料的理性设计和筛选，预示着材料工程迈向更精准化、智能化的新阶段。 本书内容翔实，图表丰富，是任何希望深入理解和掌握现代材料科学全貌的专业人士不可或缺的参考书。

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**第三段** 我必须承认，它在某些特定、小众的合金体系和极端工况下的数据收录确实是无与伦比的，这是其他任何单一的教科书都无法比拟的优势。但是，这种“广度”是以牺牲“深度”和“易懂性”为代价的。它似乎默认读者已经拥有深厚的专业背景，可以直接跳过所有铺垫，直奔数据和表格。举个例子，关于增材制造中的残余应力分析部分，它直接抛出了一系列复杂的有限元模型方程，却几乎没有对这些模型在不同打印参数下的适用性进行深入的对比和讨论。这对于我这种需要了解“为什么”和“在什么条件下”的工程师来说，帮助有限。它更像是一个数据仓库的管理员手册，而不是一个能启发思考的学术伙伴。每一次查阅都像是在一个巨大、未经整理的图书馆里寻找那一本特定的旧书，虽然书本身存在，但过程消耗的精力远超预想。

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**第五段** 这本巨著的语言风格简直是冷峻到极致，每一个句子都仿佛是经过精密计算的、去除了所有情感色彩和冗余信息的“纯粹信息传递”。它很少使用比喻或类比来帮助读者建立直观认知，全部是干燥的定义、描述和数据陈述。这种风格对于那些已经完全内化了材料科学语言体系的人来说或许是高效的，但对于我——一个需要通过类比和场景想象来巩固知识的人来说——阅读体验无疑是枯燥乏味的。我常常需要在阅读一段文字后，停下来自己在大脑中构建一个物理模型来理解它所描述的现象，这极大地拖慢了阅读的节奏。它像一块未经雕琢的钻石，原材料的价值毋庸置疑，但它需要读者自己去投入巨大的精力进行打磨和塑形，才能最终展现出光芒，这对于时间宝贵的学习者来说，是一个不小的负担。

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**第二段** 这本书的排版和设计简直是上个世纪的产物，每次阅读都像是在和一份老旧的工程蓝图搏斗。墨水颜色和纸张的对比度不高，加上那些密密麻麻的黑白图表和示意图，即便是光线充足的房间里，长时间盯着看眼睛也会非常疲劳。更要命的是，索引系统简直是一场灾难。当你需要查找一个交叉引用的概念时，常常会发现引用的章节号指向的根本不是你期望的内容，或者干脆就是个死链接。我记得有一次为了核对一个特定的热处理曲线，我花了快半小时才在不同卷册和章节之间来回跳转确认。它对现代数字化阅读体验的漠视，极大地影响了学习效率。如果能有更清晰的结构、更现代的图示，并配合电子版的检索功能，体验感可能会提升不止一个档次。但就目前这种纸质版本的呈现方式来看，它更像是一份需要耐心和毅力才能啃下来的“硬骨头”。

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**第四段** 从一个注重实用操作的角度来看，这本书的实用性似乎也打了折扣。它罗列了大量的标准和规范，但关于实际操作中常常遇到的“陷阱”和“经验之谈”却鲜有提及。比如，在进行特定的焊接修复工作时，理论上最佳的预热温度和实际操作中由于设备限制或材料批次差异可能需要的微调，书中几乎没有涉及。它描绘了一个完美的实验室环境下的材料行为，却很少触及真实世界生产线上那种充满妥协和变数的环境。因此，这本书更偏向于理论研究者和规范制定者，对于需要快速解决现场问题的技术人员来说，它提供的指导性价值不如那些更聚焦于“故障排除”的专业手册来得直接有效。阅读下来，感觉像是读了一篇篇极其详尽的学术论文的摘要集合，缺乏了那种“人情味”和实际应用中的智慧沉淀。

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**第一段** 说实话，我本来对这本《ASM Handbook》抱了挺高的期望，毕竟“Handbook”这个词听起来就意味着全面和权威。结果翻开之后，最大的感受就是……信息量太大，但组织结构有点混乱。它更像是一部庞杂的百科全书，而不是一本能让人系统学习的教材。比如，在材料的力学性能那一块，虽然数据表格多得惊人，但从基础理论到实际应用之间的逻辑跳跃性太强了。你得自己在大段的文字和密集的图表中穿梭，才能勉强理清一个概念的前因后果。我尝试着从头到尾按顺序阅读，结果没坚持多久就放弃了，因为它缺乏那种引导读者的叙事线索。更像是一本工具书，你得明确知道自己要查什么特定的参数或工艺流程时，它才能发挥作用。对于一个想深入理解金属学或材料科学原理的新手来说，这本书的门槛设置得太高了，没有足够多的上下文解释来支撑那些专业术语和复杂的公式，读起来非常吃力，甚至有点令人沮丧。

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