Introduction To Materials Science For Engineers pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Macmillan Publishing Company

作者:Shackelford

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1988-02-01

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780024398505

丛书系列:

图书标签:

材料科学
材料工程
工程材料
材料特性
材料结构
材料应用
金属材料
聚合物材料
陶瓷材料
复合材料

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具体描述

材料的奥秘：探索工程世界中的物质基石作为工程师，我们与构成我们所创造的一切的物质世界紧密相连。从我们赖以生存的建筑，到我们日常使用的电子设备，再到我们探索太空的航天器，材料是这一切的基石。它们赋予结构以强度，电子设备以功能，车辆以动力。然而，这些看似普通的物质背后，隐藏着一个充满奥秘的科学领域——材料科学。材料科学是一门迷人的学科，它深入探究物质的结构、性能、加工以及它们之间的相互关系。它并非仅仅关注材料的宏观表现，更重要的是揭示材料在原子、分子和晶体层面的行为。理解了这些微观层面的规律，我们才能更有效地选择、设计和制造出满足特定工程需求的材料。想象一下，我们身处一个由原子和分子构成的微观宇宙。材料的性能，比如它的硬度、强度、导电性、导热性，乃至它的颜色和透明度，都源于这些微观粒子如何排列、如何相互作用。例如，金属的韧性和延展性，很大程度上归因于其原子在晶格中相对容易滑动的特性。而陶瓷的脆性，则是因为其原子之间强烈的化学键使其难以发生形变。塑料的灵活性，则与其长链分子结构和分子间的弱相互作用有关。材料科学的研究范畴极其广泛，几乎涵盖了我们已知的所有物质。金属及其合金，例如钢、铝、铜，是工程中应用最广泛的材料之一。它们以优异的强度、延展性和导电性著称，在建筑、交通、机械制造等领域发挥着至关重要的作用。理解金属的相变、强化机制以及合金化的原理，是工程师掌握其应用的关键。陶瓷材料，如氧化铝、碳化硅、氮化硅，以其高硬度、耐高温、绝缘性和耐腐蚀性而著称。它们在航空航天、电子、医疗器械等领域有着不可替代的地位。然而，陶瓷通常也伴随着脆性，如何提高陶瓷的韧性，是材料科学家们不懈追求的目标。聚合物，也就是我们常说的塑料，以其轻质、易于加工、绝缘性好以及价格低廉等优点，在现代社会扮演着越来越重要的角色。从包装材料到高性能工程塑料，它们的应用领域几乎无处不在。理解聚合物的分子结构、结晶行为以及老化机理，对于其应用和回收至关重要。复合材料，顾名思义，是将两种或多种具有不同特性的材料结合在一起，以获得比单一材料更优越的性能。例如，碳纤维增强聚合物（CFRP）结合了碳纤维的高强度和聚合物的韧性，在航空航天、汽车和体育用品等领域展现出巨大的潜力。设计和制造高性能复合材料，需要深入理解各组分材料的界面行为和协同作用。除了这些传统的材料类别，新兴材料的不断涌现，更是将材料科学推向了新的高度。纳米材料，例如纳米颗粒、纳米管和石墨烯，由于其独特的尺寸效应和表面效应，展现出前所未有的物理和化学性能，在催化、电子、能源和医疗等领域带来了革命性的机遇。在工程实践中，材料的选择和应用并非一蹴而就。工程师需要深入了解各种材料的性能参数，包括它们的力学性能（如强度、弹性模量、硬度、韧性）、热学性能（如导热系数、热膨胀系数）、电学性能（如导电性、介电常数）以及化学性能（如耐腐蚀性）。同时，材料的加工方法也直接影响其最终性能。热处理、塑性加工、铸造、粉末冶金、3D打印等不同的加工工艺，都可能改变材料的微观结构，从而影响其宏观表现。因此，作为一名严谨的工程师，掌握材料科学的基本原理，理解不同材料的特性及其适用范围，以及熟悉材料的加工与性能之间的关系，是成功完成工程项目的基础。这不仅关乎产品的质量和性能，更关乎工程的安全和可持续性。材料科学为我们提供了一把钥匙，解锁了物质世界的无限可能，让我们能够用智慧和创造力，将无生命的物质转化为服务于人类社会进步的强大力量。