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出版者:

作者:Puebe, Jean-Laurent

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:2009-2

价格:£ 168.00

装帧:

isbn号码:9781848210653

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 流体
• 力学
• 物理学
• 工程
• 传热
• 流体动力学
• 流体静力学
• 计算流体力学
• 工程流体力学

好的，以下是一本名为《材料科学基础》的图书的详细简介，内容不涉及《流体力学》的相关知识。 --- 图书简介：《材料科学基础》 引言：物质世界的基石 《材料科学基础》旨在为读者提供一个全面、深入且结构清晰的材料科学领域入门与进阶读本。本书不仅涵盖了传统材料的经典理论，更紧密结合现代科技前沿，系统阐述了材料的微观结构、宏观性能、制备工艺及其应用之间的内在联系。在人类社会迈向更高效、更可持续发展的征程中，材料的创新始终是驱动技术革命的核心动力。从微观的原子排列到宏观的工程应用，理解材料的“性格”是工程师和科学家成功的关键。 本书的编写遵循“结构-性能-加工-应用”这一核心逻辑链条，力求用严谨的科学语言和清晰的图表，帮助读者构建坚实的材料科学知识体系。 第一部分：材料的微观世界——结构与键合 本部分是理解所有材料行为的起点。我们将从最基本的尺度——原子和电子的层面——剖析物质的本质。 第一章：原子结构与化学键合 本章首先回顾原子结构的基本概念，包括电子的能级、轨道和排布规则。随后，重点深入探讨化学键的形成机制，包括离子键、共价键、金属键以及范德华力。我们将详细分析不同键型对材料宏观性能（如熔点、硬度、导电性）的决定性影响。例如，解释为什么离子化合物通常是电的不良导体但具有高硬度，而金属材料则表现出优异的延展性和导电性。 第二章：晶体结构与缺陷 所有固态材料（除了一些非晶态高分子材料）都具有有序的晶体结构。本章详细介绍晶体学基础，包括晶面、晶向的表示方法（密勒指数），以及常见的晶体结构类型，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）。我们着重分析晶体结构如何影响材料的塑性变形能力和强度。 更重要的是，本章将系统阐述晶体缺陷的分类与重要性。我们将区分点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。通过深入分析位错的存在和运动机制，我们首次揭示了金属塑性变形的微观根源，为后续的强化理论奠定基础。 第二部分：材料的性能——力学、热学与电学特性 结构决定性能。本部分将性能作为核心输出，探讨材料在不同外部刺激下的响应。 第三章：机械性能与变形行为 这是材料科学中最经典、应用最广泛的部分。本章从宏观拉伸试验入手，定义了屈服强度、抗拉强度、弹性模量（杨氏模量）和韧性等关键参数。深入讨论弹性变形的本构关系，以及塑性变形的本质。 随后，我们将专门探讨材料的断裂行为，包括韧性断裂与脆性断裂的微观机制，并引入断裂韧性的概念。此外，疲劳、蠕变和应力松弛等时间依赖性变形现象，在工程结构设计中的重要性也将被详细论述。 第四章：热学与电学性能 本章聚焦于材料的热学性质，如热容、热膨胀系数和热导率。通过分子运动理论和晶格振动模型，解释不同材料（如陶瓷、金属、聚合物）在热负荷下的差异表现。 在电学方面，我们将材料根据导电性分类为导体、半导体和绝缘体。详细讲解电子和空穴在固体中的传输机制，引入能带理论，解释禁带宽度如何决定材料的导电类型。对于半导体材料，本章会涉及掺杂对载流子浓度和导电率的影响，为电子器件的应用打下基础。 第五章：磁学与光学性能 本章探讨材料与电磁场及光波的相互作用。磁学部分涵盖了磁性分类（抗磁性、顺磁性、铁磁性），重点解析铁磁性材料的磁畴结构、磁滞回线及其在软磁和硬磁材料中的应用差异。光学部分则分析材料的吸收、透射和反射光谱，介绍透明材料（如光学玻璃）和半导体光电器件（如LED）的工作原理。 第三部分：材料的制造与调控——加工与热处理 材料的性能并非固定不变，而是可以通过加工和热处理进行有效调控。 第六章：相图与热力学基础 要控制材料的微观结构，必须理解相平衡。本章介绍热力学在材料科学中的应用，特别是相图的绘制和解读。我们将详细分析单组元和二元合金相图，解释相变过程中的驱动力（吉布斯自由能最小化原理）。通过分析固溶体、共晶反应和固溶线，读者将掌握如何通过冷却速率来控制晶粒尺寸和相的分布。 第七章：金属的热处理工艺 热处理是金属强化的核心手段。本章详细介绍退火、正火、淬火和回火等基本工艺。重点解析碳钢的Fe-Fe3C相图，解释马氏体转变的无扩散特性，以及回火过程中析出物的再沉淀如何实现韧化与强化的平衡。对于铝合金、钛合金等先进结构材料，相关的析出强化机制也将被提及。 第八章：陶瓷与高分子材料的加工 针对非金属材料，本章介绍其独特的加工路径。陶瓷材料的加工通常涉及粉体制备、成型（如干压、流延）和高温烧结。烧结过程中的致密化机制是本章的重点。对于高分子材料，则侧重于聚合反应、分子量控制，以及注塑、挤出和拉伸等加工成型技术，如何影响聚合物的结晶度和取向。 第四部分：特定材料体系与前沿应用 在掌握了基础原理后，本部分将视角投向应用最广泛的几大材料家族，并展望未来发展方向。 第九章：结构材料：钢铁与合金 钢铁作为现代工业的支柱，将得到重点剖析。从低碳钢到高强度低合金钢（HSLA），介绍如何通过合金化元素（如铬、镍、钼）来改善耐腐蚀性、热处理响应和力学性能。此外，也将简要介绍镍基、钛基高温合金在航空航天领域的应用挑战。 第十章：功能材料：半导体与电子材料 本章聚焦于信息技术产业的基石——半导体材料。我们将深入探讨硅基材料的制备与晶圆加工技术，以及III-V族化合物半导体的特性。此外，还将涵盖先进的薄膜沉积技术（如PVD和CVD）在集成电路制造中的作用。 第十一章：材料的腐蚀与防护 材料的长期服役性能至关重要。本章系统讲解腐蚀的电化学机理，区分电化学腐蚀与均匀腐蚀。重点分析不同环境对金属的腐蚀影响，并介绍多种防护策略，如阴极保护、表面涂层和耐腐蚀合金的设计原理。 第十二章：纳米材料与智能材料概览 本章作为全书的展望，引导读者关注材料科学的未来。我们将介绍“尺寸效应”，讨论纳米材料（如量子点、纳米线）在尺寸下降时表现出的独特物理化学性质。同时，对形状记忆合金、压电材料和自修复材料等智能材料的工作原理及其在传感器和执行器中的应用进行简要介绍。 总结 《材料科学基础》不仅仅是一本知识的罗列，更是一座连接基础科学与工程实践的桥梁。通过对结构与性能关系的深刻理解，读者将能够系统地分析现有材料的局限性，并具备设计、选择和开发下一代先进材料的能力，以应对能源、环境和信息技术等领域带来的重大挑战。

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