Physics For Scientists & Engineers Study Guide, Vol 2, 5th Edition pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Brooks Cole

作者:John R. Gordon

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2000

價格:USD 46.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780030209734

叢書系列:

圖書標籤:

• Physics
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• Vol2
• 5thEdition
• Physics
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《材料科學與工程基礎教程：宏觀到微觀的探索》 本書旨在為有誌於深入理解材料科學與工程領域的讀者提供一套全麵而係統的入門指南。我們跳脫齣傳統教材中繁雜冗長的理論推導，而是專注於建立清晰的宏觀概念，並循序漸進地引導讀者探索材料世界的微觀奧秘。本書的目標是培養讀者對材料性能與其內在結構之間關係的深刻洞察，為他們未來在科研、設計或工程實踐中應對復雜挑戰奠定堅實的基礎。 第一部分：材料的宏觀視角——性能的錶徵與選擇 在材料科學與工程的廣闊天地中，理解材料的宏觀性能是進行材料選擇與應用的首要任務。本部分將從工程師和科學傢的視角齣發，係統地介紹構成材料特性的核心要素。我們並非簡單地羅列各種材料的性能指標，而是著力於闡釋這些性能是如何被衡量、描述以及它們在實際應用中扮演的角色。 力學性能的基石： 強度、剛度、韌性、硬度、疲勞強度、蠕變。我們將深入探討這些基本力學性能的定義，以及它們如何影響材料在承受載荷時的行為。通過具體的實例，讀者將理解何種材料適用於高強度結構，何種材料需要具備良好的抗衝擊能力，以及在高溫或長期載荷下材料的變形機製。我們將引入應力-應變麯綫作為理解材料塑性變形和斷裂行為的關鍵工具，並講解如何從麯綫上提取重要的力學參數。此外，材料的斷裂韌性將作為衡量材料抵抗裂紋擴展能力的指標進行詳細介紹，這對於結構設計的安全性至關重要。 熱學性能的考量： 熱導率、熱容、熱膨脹係數。在許多工程應用中，材料對熱量的傳遞和儲存能力是關鍵的決定因素。本書將詳細解釋這些熱學參數的物理意義，並通過對不同材料（如金屬、陶瓷、聚閤物）熱學性能的比較，讓讀者認識到材料在隔熱、導熱等方麵的差異。我們將探討熱膨脹對結構穩定性的影響，以及在溫度劇烈變化的復雜環境中，如何選擇具備閤適熱膨脹係數的材料。 電學性能的驅動： 電導率、電阻率、介電常數、擊穿電壓。電子技術的飛速發展離不開對材料電學性能的深刻理解。本部分將帶領讀者探索金屬的導電機製，半導體的載流子行為，以及絕緣體的電荷阻礙能力。我們將介紹不同材料在電信號傳輸、能量存儲以及絕緣防護等方麵的應用潛力，並討論如何通過材料的設計來優化其電學特性。對於高電壓應用，擊穿電壓的含義及其影響因素將得到重點闡述。 磁學性能的奧秘： 磁導率、磁化強度、剩磁、矯頑力。磁性材料在能源、信息技術和醫療等領域扮演著不可或缺的角色。本書將引導讀者瞭解順磁性、抗磁性、鐵磁性等基本磁學現象，並介紹磁體材料的核心參數，如磁導率如何影響磁場強度，以及剩磁和矯頑力如何決定磁體的儲能能力和抗退磁能力。我們將通過實際應用案例，例如電動機、變壓器和硬盤驅動器，來展示磁性材料的重要性。 光學性能的視野： 摺射率、反射率、透射率、吸收率。材料的光學性能直接決定瞭其在光學器件、顯示技術和照明等領域的應用。我們將探討光的摺射、反射和透射原理，並詳細介紹摺射率、反射率、透射率和吸收率等關鍵參數。讀者將理解透明材料、半透明材料和不透明材料的構成差異，以及如何利用材料的光學特性實現特定的光學效果。 腐蝕與失效的挑戰： 氧化、電化學腐蝕、磨損。材料在服役過程中麵臨著各種環境挑戰，其中腐蝕和磨損是導緻材料失效的常見原因。本部分將深入分析不同類型的腐蝕機製，例如氧化腐蝕和電化學腐蝕，並介紹影響腐蝕速率的因素。同時，我們將探討各種磨損機製，如磨粒磨損、粘著磨損和疲勞磨損，以及它們對材料性能的損害。理解這些失效機製，對於選擇耐腐蝕、耐磨損的材料以及設計有效的防護措施至關重要。 第二部分：材料的微觀世界——結構與性質的聯係 理解材料的宏觀性能，最終需要深入到其微觀結構。本部分將帶領讀者從原子、分子到晶體、非晶體的層麵，探索材料內部的組織結構，並揭示結構與其宏觀性能之間韆絲萬縷的聯係。 原子尺度上的奧秘： 原子結構、化學鍵。一切材料的性質都源於其最基本的構成單元——原子。我們將從原子結構的基本模型齣發，介紹原子核、電子雲以及它們的排布方式。重點在於化學鍵的形成，包括離子鍵、共價鍵和金屬鍵，以及範德華力等分子間作用力。讀者將理解不同化學鍵的強度和方嚮性如何直接影響材料的熔點、硬度和導電性等宏觀性質。 晶體結構的世界： 晶格、基元、晶麵、晶嚮。大多數固體材料都呈現齣有序的晶體結構。本部分將詳細介紹晶格、基元、晶胞等概念，並講解麵心立方（FCC）、體心立方（BCC）和六方密堆積（HCP）等常見晶體結構的特點。我們將學習如何描述晶麵和晶嚮，並通過這些幾何概念來理解材料在不同方嚮上的性質差異，例如各嚮異性。 非晶材料的無序之美： 短程有序、長程無序。並非所有材料都擁有規整的晶體結構，非晶材料，如玻璃和某些聚閤物，其原子或分子排列缺乏長程的有序性。我們將探討非晶材料的結構特徵，並分析其與晶體材料在力學、熱學和光學性能上的顯著區彆。 缺陷與性能的互動： 點缺陷、綫缺陷、麵缺陷。在理想的晶體結構中，通常會存在各種各樣的原子排列上的缺陷，例如空位、置換原子、間隙原子、位錯和晶界。本部分將深入分析這些缺陷的類型、産生原因以及它們對材料性能的巨大影響。例如，點缺陷會影響擴散速率和電學性能；位錯是塑性變形的根源，其數量和運動方式決定瞭材料的強度；晶界則對材料的強度、韌性和電化學性能都有顯著影響。 相變與微觀結構的演變： 固相、液相、氣相。材料會隨著溫度和壓力的變化發生相變。我們將探討固相、液相和氣相等基本相態的特徵，以及固-固相變、固-液相變等過程。重點在於相變的微觀機製，以及相變對材料組織結構和性能的影響，例如退火、淬火等熱處理工藝就是利用相變來改變材料的微觀結構和宏觀性能。 多相材料的協同效應： 固溶體、復閤材料。許多高性能材料是由兩種或多種不同相組成的。我們將介紹固溶體，其中一種或多種元素溶解在另一種元素中形成固溶體，以及復閤材料，不同組分的協同作用使得整體性能超越各單獨組分。通過對這些多相材料的微觀結構分析，讀者將理解不同相之間的界麵如何影響材料的整體性能。 第三部分：材料的製造與加工——從原材料到成品 理解瞭材料的性能和微觀結構，下一步就是如何將原材料轉化為具有所需性能的成品。本部分將介紹材料製造與加工中的基本原理和常用工藝。 金屬材料的冶煉與成型： 煉鋼、鑄造、鍛造、軋製。我們將追溯金屬材料的生産過程，從礦石的提煉到閤金的製備。重點介紹鑄造、鍛造、軋製等經典的金屬成型工藝，分析不同工藝對材料微觀結構和性能的影響。 陶瓷材料的製備與燒結： 粉末冶金、壓製、燒結。陶瓷材料的獨特性能使其在高溫、耐磨等領域大放異彩。本部分將介紹陶瓷材料的粉末製備、壓製成型以及關鍵的燒結過程，並分析燒結過程中微觀結構的變化。 聚閤物材料的閤成與加工： 聚閤反應、注塑、擠齣、吹塑。聚閤物材料因其輕質、易加工和多樣的性能而廣泛應用於各個領域。我們將介紹聚閤物的閤成方法，以及注塑、擠齣、吹塑等常見的加工工藝，並探討這些工藝如何影響聚閤物的分子鏈排列和宏觀性能。 錶麵工程與改性： 塗層、熱處理、化學處理。為瞭提升材料的錶麵性能，例如耐磨性、耐腐蝕性或導電性，我們經常采用各種錶麵工程技術。本部分將介紹塗層技術、熱處理工藝以及化學錶麵處理方法，並分析這些技術如何改變材料的錶麵微觀結構和宏觀性能。 學習方法與展望 本書采用“宏觀入微，聯係實際”的學習策略。每章節都力求概念清晰，圖文並茂，並輔以豐富的工程實例，幫助讀者將抽象的理論知識與實際應用聯係起來。鼓勵讀者在閱讀過程中積極思考，主動提問，並嘗試將所學知識應用於解決實際問題。 材料科學與工程是一個不斷發展的領域，新的材料和新的製造技術層齣不窮。本書提供的基礎知識將是讀者繼續深入學習，掌握前沿技術，甚至開創全新材料領域的堅實基石。我們期待本書能夠點燃讀者對材料世界的探索熱情，激勵他們成為未來材料科學與工程領域的創新者。

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