材料科学基础 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:大连理工大学作者:赵杰编出品人: 页数:302 译者: 出版时间:2010-3 价格:35.00元装帧: isbn号码:9787561154397 丛书系列:

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具体描述

《材料科学基础》内容简介：为了适应教育国际化趋势的发展需要，培养具有国际合作意识、国际交流与竞争能力的人才，我国的许多高校开始在课程教学中实施双语教学。由于英语已经成为最重要的国际通用语言，国际上重要的科学技术成果大多首先以英文出版，因此，加强在专业课程中的英语学习，对于较快地学习和掌握发达国家的先进科学知识和科学技术，适应学生走向国际化的进程是必要的。由于学生外语水平的参差不齐，环境配套设施、教材以及师资的因素，对如何实施双语教学一直有各种观点。我们认为学生对专业知识的掌握和理解是第一位的，不能一味强调英语授课的比重，这可能最终以降低或损伤学科教学质量为代价。作为双语教学诸多方法中的一个层次的尝试，我们认为教学过程中汉语的讲授是必要的，需要尽可能地营造英语的氛围，使程度高的同学能借助这一平台达到更高的水平，而程度较差的同学也能通过这一过程感受到外语的环境，感受到外语在专业中的重要性，提高外语学习的主动性和积极性。

为配合这一目的，《材料科学基础》力求在专业知识的介绍中穿插英文的内容。除了提供大部分专业词汇的英文名称外，书中的例题采用英文形式。在一些章的后面，提供了与相关章节内容紧密相关的英文短文。这些短文都是在权威书刊上精选的内容，使学生在熟悉专业词汇、科技英语表达方式的同时，对所学知识也是一个补充和强化。同时在章节中的相关地方给出了材料科学重要人物等的英文介绍，希望学生在提高英文阅读水平的基础上，对于材料人文有更多的了解，并借此为进入材料科学的广阔空间打开一扇窗户。

《物质的秘密：一场穿越原子与结构的奇妙旅程》在这本引人入胜的探索之旅中，我们将一同揭开物质世界的深层奥秘。从构成我们周围一切的微观粒子，到塑造宏观世界的壮丽结构，本书将带领您进行一场前所未有的认知冒险。我们不再满足于仅仅认识桌子、椅子、河流或天空的表面现象，而是要深入其本质，理解它们为何以这样的形态存在，又为何能够承受或改变。第一章：万物之基石——原子探秘我们从最基本、最微小的构成单元——原子开始。什么是原子？它真的是不可分割的吗？我们将追溯原子模型的演变历程，从古希腊哲学家模糊的猜想到现代量子力学精密的描述。了解原子核的构成，质子和中子的力量如何维系着原子结构的稳定；探索电子围绕原子核运动的奇妙规律，它们并非在固定的轨道上运行，而是以概率云的形式存在，这种不确定性恰恰是物质多样性的根源。我们将详细讲解原子序数、原子量这些基本概念，它们如何决定元素的身份及其在元素周期表中的位置。您将惊叹于元素周期表并非简单的列表，而是一个蕴含着深刻规律的宇宙地图，揭示了元素之间的相互关联和演变趋势。掌握了原子层面的知识，就如同掌握了构建物质世界的万能钥匙，为理解更宏观的现象打下坚实基础。第二章：原子之间的舞蹈——化学键与分子世界孤立的原子并非物质的常态，它们倾向于通过化学键相互连接，形成千变万化的分子。本章将深入剖析不同类型的化学键：离子键：探索电子的转移如何在金属和非金属原子之间建立起强大的静电吸引力，形成稳定的离子化合物，如食盐（NaCl）那样坚硬且晶莹的结构。理解离子键的形成条件及其在无机物世界中的重要作用。共价键：揭示电子的共享如何将非金属原子紧密地结合在一起，形成如水（H₂O）、甲烷（CH₄）等构成生命体和有机物质的基本单元。我们将探讨单键、双键、三键的区别，以及它们对分子形状和性质的影响。金属键：解释金属元素中，自由电子的“海洋”如何将金属原子束缚在一起，赋予金属特有的导电性、导热性和延展性。理解金属键的独特性质，以及它如何塑造了我们日常生活中的金属器具。氢键：这一相对较弱但至关重要的相互作用，将揭示水分子之间为何拥有如此高的沸点，以及它在生物大分子（如DNA、蛋白质）三维结构维持中的关键作用。通过对这些化学键的深入理解，您将能够解释为何有些物质易溶于水，有些则不溶；为何有些物质熔点高，有些则熔点低；为何有的物质会发生剧烈反应，有的则相对稳定。我们将进入一个由无数分子组成的庞大而精妙的世界，感受原子组合的无限可能。第三章：宏观结构的奥秘——晶体与无定形物质当大量的原子或分子按照特定的方式排列时，便形成了宏观物质的结构。本章将带领您领略两种截然不同的物质形态：晶体世界：探索晶体内部原子或分子排列的高度有序性，形成规则的几何外形。我们将介绍常见的晶体结构，如面心立方、体心立方等，并解释为何这些有序排列能够赋予晶体独特的物理性质，如各向异性（不同方向上的性质不同）。您将了解宝石为何闪耀，石英为何坚硬，以及金属为何能够被加工成各种形状。我们将深入研究晶体缺陷，这些看似“不完美”的存在，却往往是影响材料性能的关键因素。无定形物质的自由：对比晶体，无定形物质（如玻璃、橡胶）的原子或分子排列则显得杂乱无章。我们将探讨这种无序性如何导致其性质的各向同性（各个方向的性质相同），并解释玻璃为何透明且易碎，橡胶为何具有弹性。我们将揭示无定形物质在日常生活中的广泛应用，从建筑材料到日常用品。理解晶体结构是掌握陶瓷、金属合金、半导体等许多重要材料性质的基础。而对无定形物质的认识，则能帮助我们理解高分子材料、复合材料等现代科技领域的核心。第四章：物质形态的变幻——相变与热力学物质并非一成不变，它能够以不同的形态存在，并在特定条件下发生转变。本章将围绕“相变”这一核心概念展开：固、液、气三态的转换：详细解析加热或冷却如何影响物质内部粒子间的相互作用力，驱动其从固态、液态到气态的转变。我们将理解熔点、沸点、凝固点这些关键温度点背后的微观机制，以及为什么水在零摄氏度结冰，在一百摄氏度沸腾。相图的语言：介绍相图这一强大的工具，它能够直观地展示物质在不同温度和压力下的稳定相，以及发生相变的条件。您将学会如何解读相图，理解单一物质是否存在多种固态形式，以及它们之间的转换过程。热力学的视角：引入热力学的基本原理，如能量守恒和熵增定律，来解释物质相变的方向和驱动力。我们将理解为什么自然界倾向于向能量更低、更混乱的状态发展，以及相变过程中能量的吸收与释放。对相变的理解，是理解冶金过程、材料加工、甚至是天气变化等现象的关键。它揭示了物质在不同环境下的行为逻辑。第五章：影响物质的无形之手——电、磁与光物质的性质不仅仅取决于其原子结构和排列，还与其对外在电、磁、光等场的作用息息相关。本章将探讨这些“无形之手”如何塑造物质的面貌：电学性质：深入分析物质的导电性、绝缘性、半导性。我们将解释自由电子或离子的运动如何决定物质是否能够导电，以及不同材料为何在电路中扮演着不同的角色。理解半导体的特殊性，以及它如何成为现代电子技术的核心。磁学性质：揭示物质的磁性来源——电子的自旋和轨道运动。我们将区分顺磁性、抗磁性和铁磁性，理解为何有些材料能够被磁化，并解释磁性材料在信息存储、电机等领域的重要应用。光学性质：探讨光与物质的相互作用。我们将理解光的吸收、反射、折射、散射等现象，以及它们如何决定了物体的颜色、透明度、光泽。认识不同材料对光的选择性吸收能力，是理解光学器件、甚至生物视觉的基础。掌握了电、磁、光与物质的相互作用，我们才能理解通信技术、能源技术、显示技术等众多现代科技的原理。结语：走向未知的未来《物质的秘密》并非止步于已知的知识，它更是一扇通往未来的窗户。我们所探索的物质科学基础，是理解和创造新材料的基石。从高性能合金到智能材料，从生物兼容材料到纳米材料，所有这些激动人心的发展，都离不开对物质本质的深刻洞察。本书旨在为您提供一个全面而系统的物质世界认知框架，让您能够以全新的视角观察和理解我们身边的世界。每一次的材料创新，每一次的工艺进步，都源于对这些基本原理的掌握与运用。希望通过这场穿越原子与结构的奇妙旅程，激发您对物质科学的无限好奇，并为探索更广阔的科学前沿播下希望的种子。

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目录信息

第一部分晶体学基础第1章原子结构与结合键(Atomic Structure and.Interatomic Bonding) 1.1 原子结构(Atomie Structure) 1.1.1 原子的内部结构(Inner Structures of Atoms) 1.1.2 元素周期表(The Periodic Table) 1.1.3 原子的电负性(E1ectronegativity of Atoms) 1.1.4 原子的电离能(Ionization Energy of an Atom) 1.1.5 电子亲和能(Electron Affinity Energy) 1.2 原子间的结合键(Interatomic Bonding) 1.2.1 原子结合键的本质(Nature of Atomic Bonding) 1.2.2 离子键(Ionic Bonding) 1.2.3 共价键(Covalent Bonding) 1.2.4 金属键(Metallic Bonding) 1.2.5 范德瓦耳斯键(Van der Waals Bonding) 1.2.6 氢键(Hydrogen Bonding) 第2章晶体结构(Crystal Structures) 2.1 晶体学基础(Fundamental Concepts) 2.1.1 空间点阵和晶胞(Space Lattice and Unit Cell) 2.1.2 晶向指数和晶面指数(Indices of Crystallographic Orientations and Planes) 2.1.3 晶体投影(Crystal Projection) 2.1.4 倒易点阵(Reciprocal Lattiee) 2.2 纯金属的晶体结构(Crystal Structures of Pure Metals) 2.2.1 三种典型的金属晶体结构(Three Typical Metallic Crystal Structures) 2.2.2 点阵常数与原子半径(Lattice Constant and Atomic Radius) 2.2.3 晶体中原子堆垛方式与间隙(Atomic Packing and Interstices) 2.2.4 多晶型性(Polymorphism) 2.3 合金相的晶体结构(Crystal Structures of Alloys) 2.3.1 固溶体(Solid Solution) Z.3.2 中间相(Intermediate Phases) 2.4离子晶体的结构(Ionic Crystal Structures) 2.4.1 离子晶体的结构规则(Structure Rules of Ionic Crystals) 2.4.2 典型离子晶体结构(Typical Ionic Crystal Structures) 2.5 共价晶体的结构(Covalent Crystal Structures) 2.6 材料结构的测定(Measurement of Material Structures) Reading Material 1 Crystal Structure 第3章非晶和准晶体结构(Amorphous and Quasicrystal Structures) 3.1 非晶体的结构(Amorphous Structure) 3.1.1 非晶合金的形成(Formations of Amorphous Alloys) 3.1.2 非晶合金的结构(Structures of Amorphous Alloys) 3.1.3 非晶合金的性能(Properties of Amorphous Alloys) 3.2 准晶的结构(Quasicrystal Structure) 3.2.1 准晶的结构(Quasicrystal Structure) 3.2.2 准晶的形成与性能(Formations and Properties of Quasicrystals) 第4章晶体缺陷(Crystal Defects) 4.1 引言(Introduction) 4.2 点缺陷(Point Defect) 4.2.1 金属中的点缺陷(Point Defects in Metals) 4.2.2 陶瓷中的点缺陷(Point Defects in Ceramics) 4.2.3 固体中的杂质(Impurities in Solids) 4.2.4 聚合物中的点缺陷(Point Defects in Polymers) 4.3 位错(Dislocation) 4.3.1 位错的结构特征(Structure of Dislocations) 4.3.2 柏氏矢量(Burgers Vector) 4.4 面缺陷(Planar Defects) 4.4.1 外表面(Surface) 4.4.2 晶界(Grain Boundary) 4.4.3 孪晶界(Twin Boundary) 4.4.4 相界(Interface，Phase Boundary) 4.4.5 其他面缺陷(0ther Planar Defects) 4.5 体缺陷(Bulk Defects) 4.6 原子振动(Atomic Vibration) Reading Material 2 Crystal Defects 习题第二部分形变及强化基础第5章位错基础知识(Fundamentals of Dislocation) 5.1 位错应力场(Stress Field of Dislocation) 5.1.1 刃型住错的应力场(Stress Field of Edge Dislocation) 5.1.2 螺型住错的应力场(Stress Field of Screw Dislocation) 5.2 位错的能量及线张力(Strain Energy and Line Tension of Dislocations) 5.3 位错的运动及所受的力(Dislocation Movement and Force on Dislocation) 5.3.1 位错的滑移(Slip of Dislocation) 5.3.2 位错的攀移(Climb of Dislocation) 5.3.3 位错所受的力(Force on Dislocation) 5.4 位错间的相互作用(Interaction between Dislocations) 5.4.1 平行住错间的弹性相互作用(Elastic Interaction between Parallel Dislocations) 5.4.2 相交住错间的相互作用(Interaction between Crossing Dislocations) 5.5 位错与表面的相互作用(Interaction between Dislocation and Surface) 5.6 位错的增殖(Generation of Dislocations) 5.7 位错的运动速度(Velocity of Dislocation Movement) 5.8 实际晶体中的位错(Dislocation in Real Crystal) 5.8.1 堆垛层错(Stacking Fault) 5.8.2 分位错(Partial Dislocation) 5.8.3 扩展住错(Extended Dislocation) 第6章材料的变形(Deformation of Materials) 6.1 弹性变形(Elastic Deformation) 6.2 塑性变形(Plastic Deformation) 6.2.1 滑移(Slip) 6.2.2 孪生(Twinning) 6.2.3 扭折(Kink) 6.3 多晶体塑性变形(Plastic Deformation of Polycrystalline) 6.3.1 多晶体塑性变形行为(Plastic Deformation of P01ycrystalline) 6.3.2 晶粒大小对塑性变形的影响(Effect of Grain Size) 6.4 固溶体合金的变形(Plastic Deformation of Solid Solution Alloy) 6.5 多相合金塑性变形(Plastic Deformation of Heterogeneous Alloy) 6.5.1 复合型合金的塑性变形(Plastic Deformation of Polyphase Alloy) 6.5.2 弥散强化合金变形(Plastic Deformation of Precipitation Strengthening Alloy) 6.6 加工硬化(Work Hardening) 6.7 屈服现象及应变时效(Yielding and Strain Aging) 6.7.1 屈服现象(Yielding) 6.7.2 应变时效(Strain Aging) 6.8 塑性变形中材料组织性能的变化(Evolution of Mierostructure and Propertyduring Plastic Deformation) 6.8.1 晶粒组织变化(Development of Grains) 6.8.2 位错亚结构的变化(Development of Sub-Structure) 6.8.3 变形织构(Deformation Texture) 6.8.4 残余应力(Residual Stress) Reading Material 3 Deformation Modes 第7章回复与再结晶(Recovery and Recrystallization) 7.1 概述(Introduction) 7.1.1 组织的变化(Microstructural Evolution) 7.1.2 性能的变化(Property Evolution) 7.2 回复(Recovery) 7.2.1 回复机理(Recovery Mechanism) 7.2.2 回复动力学(Recovery Kinetics) 7.3 再结晶(Recrystallization) 7.3.1 再结晶的形核及长大(Nucleation and Growth during Recrystallization) 7.3.2 再结晶动力学(Recrystallization Kinetics) 7.3.3 再结晶温度(Recrystallization Temperature) 7.3.4 再结晶后的晶粒大小(Grain Size after Rcrystallization) 7.4 再结晶后的晶粒长大(Grain Growth after Recrystallization) 7.4.1 正常晶粒长大(Normal Grain Growth) 7.4.2 异常晶粒长大(二次再结晶)(Abnormal Grain Growth，Secondary RecrystaIlization) 7.4.3 再结晶织构与退火孪晶(Recrystallization Texture and Anealling Twin) 7.5 动态回复和再结晶(Dynamic Recovery and RecrystalIization) 7.5.1 动态回复(Dynamic Recovery) 7.5.2 动态再结晶(Dynamic Recrystallization) 7.5.3 组织与性能的变化(Evolution of Microstructures and Properties) 7.5.4 超塑性(Superplasticity) Reading Material 4 Recovery，Recrystallization and Grain Growth 习题二第三部分相图及相变基础第8章二元相图(Binary Phase Diagrams) 8.1 相图基础知识(Fundamental Concepts of Phase Diagrams) 8.1.1 相平衡和相律(Phase and Phase Equilibrium and Phase Rule) 8.1.2 相图(Phase Diagrams) 8.1.3 相图的实验测定方法(Measurement for Phase Diagrams) 8.1.4 杠杆定律(Lever Rule) 8.2 相图的热力学基础(Thermodynamics of Phase Diagrams) 8.2.1 固溶体自由能一成分曲线(Free Energy-Composition Curve of Solid Solution) 8.2.2 多相平衡的公切线原理(Common Tangent Line for Multi—Phase Equilibrium) 8.2.3 从自由能一成分曲线推测相图(Prediction of Phase Diagrams based on Free Energy-Composition Curve) 8.2.4 二元相图的几何规律(Geometric Principles of Phase Diagrams) 8.3 二元相图(Binary Phase Diagrams) 8.3.1 匀晶相图(Isomorphous Phase Diagrams) 8.3.2 共晶相图(Eutectic Diagrams) 8.3.3 包晶相图(Peritectic Phase Diagrams) 8.3.4 复杂二元相图的分析方法(Analysis for Complex Binary Diagrams) 8.4 二元相图分析实例——铁碳相图(The Iron-Iron Carbide Phase Diagram) 8.4.1 铁碳二元合金中的相(The Phases in Fe-C Binary Alloy) 8.4.2 铁碳相图(The Iron-Iron Carbide Phase Diagram) 8.5 相图的应用(Applications of Phase Diagrams) Reading Material 5 Introduction to Alloy Phase Diagrams 第9章三元相图 (Ternary Phase Diagrams) 9.1 三元相图基础(Fundamentals for Ternary Diagrams) 9.1.1 三元相图的特点(Characteristics of Ternary Diagrams) 9.1.2 三元相图成分表示方法(Plotting Compositions on a Ternary Diagrams) 9.1.3 杠杆定律及重心定律(Lever Rule and Gravity-Center Rule) 9.2 三元匀晶相图(Ternary Isomorphous Diagrams) 9.2.1 相图分析(Specification of Phase Diagrams) 9.2.2 固溶体的凝固过程(Solidification of Ternary Solid Solution) 9.3 三个共晶型二元系构成的三元相图(Ternary Phase Diagrams bv Three Eutectic Binary Systems) 9.3.1 组元在固态完全不溶(Negligible Solubilities of the Components) 9.3.2 组元在固态有限溶解(Limited Solubilities of the ComponentS) 9.4 三元包晶相图(Ternary Peritectie Phase Diagrams) 9.5 三元相图实例(Examples of Ternary Phase Diagrams) 9.5.1 三元相图的分析方法(Specification of Ternary Phase Diagrams) 9.5.2 三元相图举例(Examples of Typical Ternary Phase Diagrams) 第10章材料的凝固(Solidification of Materials) 10.1 材料凝固的基本规律(Basic Rules of Solidification) 10.1.1 液相结构(Structure of Liquid) 10.1.2 凝固的热力学条件(Thermodynamics of Solidification) 10.1.3 结晶的一般规律(General Rule of Crystallization) 10.1.4 金属玻璃(Metal Glasses) 10.2 凝固时的形核(Nucleation of Crystals from a Melt) 10.2.1 均匀形核(Homogeneous Nucleation) 10.2.2 非均匀形核(Heterogeneous Nucleation) 10.3 晶体的长大(Growth of Crystals from the Liquid Phase) 10.3.1 晶体生长的动态过冷度(Dynamic Supercooling) 10.3.2 固液界面结构(The Nature of the Solid—Liquid Interface) 10.3.3 液体中的温度分布及晶体生长方式(Temperature Distribution and Crystal Growth) 10.4 固溶体的凝固(Solidification of Solid Solution) 10.4.1 固溶体结晶特点(crystallization in Solid Solution) 10.4.2 固溶体的平衡凝固(Equilibrium Freezing in Solid Solution) 10.4.3 固溶体的非平衡凝固(Non-Equilibrium Freezing in Solid Solution) 10.4.4 成分过冷(Constitutional Supercooling) 10.4.5 区域熔炼(Zone Melting or Zone Refining) 10.5 共晶体的凝固(Eutectic Freezing) 10.5.1 共晶体的形成(Formation of Eutectic Alloy) 10.5.2 共晶体的分类及形态(Types of Eutectic Structures) 10.6 铸锭组织(Microstructure of Casting Ingot) 10.6.1 铸锭的典型组织(Typical Structure of Casting Ingot) 10.6.2 铸锭组织的控制(Control of Microstructure in Casting Ingot) 10.6.3 铸锭的缺陷(Defects in Casting Ingot) Reading Material 6 Solidification Structures of Steel 第11章固态扩散(Solid Diffusion) 11.1 扩散现象(Diffusion Phenomena) 11.2 扩散定律(Diffusion Laws) 11.2.1 菲克第一定律(Fick’s First Law) 11.2.2 菲克第二定律(Fick’s Second Law) 11.3 扩散定律的应用(Applications of Diffusion Laws) 11.3.1 稳态扩散(Steady—State Diffusion) 11.3.2 非稳态扩散(Nonsteady-State Diffusion) 11.3.3 扩散系数的测定(Measurement of Diffusion Coefficient) 11.4 扩散机理(Diffusion Mechanisms) 11.4.1 置换固溶体扩散机制(Diffusion Mechanisms in Substitutional Solid Solution) 11.4.2 间隙固溶体扩散机制(Diffusion Mechanisms in Interstitial Solid Solution) 11.4.3 短路扩散(Short Circuit Diffusion) 11.5 柯肯达尔效应和达肯方程(Kirkendall Effect and Darken Equation) 11.5.1 柯肯达尔效应(Kirkendall Effect) 11.5.2 达肯方程(Darken Equation) 11.6 扩散过程中的微观理论(Microscopic Theory of Diffusion) 11.6.1 原子跳跃与扩散系数(Atom Jump and Diffusion Coefficient) 11.6.2 扩散系数与扩散激活能(Diffusion Coefficient and Activation Energy) 11.7 扩散的热力学分析(Thermodynamics of Diffusion) 11.8 反应扩散(Reaction Diffusion) 11.9 扩散的影响因素(Influence Factors of Diffusion) 11.9.1 温度(Temperature) 11.9.2 晶体结构(Crystal Structures) 11.9.3 晶体缺陷(Crystal Defects) 11.9.4 化学成分(Chemical Composition) 11.9.5 外场(External Fields) Reading Material 7 Diffusion in Metals and Alloys 习题三附录附录1 元素周期表附录2 元素的负电性附录3 原子和离子半径中英文对照表参考文献
· · · · · · (收起)