材料科学基础

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出版者:北京航空航天大学出版社
作者:
出品人:
页数:270
译者:
出版时间:1999-01
价格:17.00
装帧:平装
isbn号码:9787810128339
丛书系列:
图书标签:
  • 材料科学
  • 材料基础
  • 工程材料
  • 材料性质
  • 材料结构
  • 金属材料
  • 高分子材料
  • 陶瓷材料
  • 复合材料
  • 材料应用
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具体描述

内容简介

本书系统、扼要地阐述了材料科学的基本理论与知识,即材料的结构、组织与其性能、行为之间

的关系。全书涉及的材料有金属、陶瓷、高聚物和复合材料,涉及的性能有力、电、磁、热和光学性能。

通过比较各种不同材料的共性与特性,揭示材料设计的基本原则。本书与(材料工程基础》共同构成

材料科学与工程专业的公共基础课。

本书各章末都附有习题与参考文献,有利于学生自学与拓宽知识面。

本书可作为高等院校材料学和相关专业的教科书或主要参考书,也可供有关专业的工程技术

人员自学与参考。

浩瀚星辰下的探索:宇宙与生命的起源及演化 引言:仰望星空,追问本源 自古以来,人类便对头顶那片深邃的夜空充满了无尽的好奇与敬畏。我们是谁?我们从哪里来?宇宙是如何诞生的?生命又是如何从混沌中孕育而出,并最终演化成今天这个纷繁复杂、生机勃勃的星球?《浩瀚星辰下的探索:宇宙与生命的起源及演化》并非一本探讨固体结构、晶体缺陷或相变的教科书,而是一次跨越时间与尺度的史诗级旅程,旨在系统梳理和阐释现代科学对宇宙起源、恒星演化、行星形成以及地球生命起源与繁荣的最新认知。 第一部分:宇宙的黎明——从奇点到星系的诞生 本书的开篇将带领读者回到时间的原点——约138亿年前的那个“奇点”。我们不讨论材料的弹性模量或导电特性,而是专注于宇宙学的前沿理论。 第一章:大爆炸的余晖与暴胀的时代 本章深入解析了弗里德曼方程和宇宙膨胀的观测证据,尤其是宇宙微波背景辐射(CMB)的精细结构。我们将详细剖析“暴胀理论”如何解释宇宙的均匀性和视界问题,并探讨早期宇宙中基本粒子(如夸克、轻子)的形成过程,以及物质-反物质不对称性的起源。这部分内容着重于粒子物理学与广义相对论的宏观结合,而非微观的材料化学反应。 第二章:暗物质与暗能量的幽灵 现代宇宙学面临的两大谜团——暗物质和暗能量——将占据重要篇幅。我们将审视通过星系旋转曲线、引力透镜效应所推导出的暗物质存在的必要性,并探讨WIMPs(弱相互作用大质量粒子)等候选粒子。对于暗能量,我们将讨论其在驱动宇宙加速膨胀中的作用,并比较$Lambda$CDM模型与其他修正引力理论的差异。此处的核心是宇宙学模型的构建与检验,与固体物理中的晶格振动或界面效应截然不同。 第三章:恒星的熔炉——核合成与元素工厂 当宇宙冷却到足以形成第一批原子时,引力开始聚集气体云,点燃了宇宙中最伟大的熔炉——恒星。本章详细描述了恒星从原恒星到主序星、再到红巨星或超巨星的完整生命周期。我们将聚焦于核聚变反应的物理机制:质子-质子链、CNO循环。更关键的是,我们探讨了恒星内部和超新星爆发中如何“锻造”出比氢和氦重的元素,包括碳、氧、硅、铁,乃至更重的金和铀。这些元素的形成,为后续行星和生命的出现奠定了化学元素基础。 第二部分:行星的家园——从星云到宜居世界的形成 在星系中,恒星的诞生伴随着原行星盘的形成。本书的第二部分将目光投向恒星周围,探讨行星系统如何从一片尘埃与气体中凝聚而成。 第四章:星子与行星的吸积 本章详细阐述了星子吸积理论(Core Accretion Model)。从毫米级的尘埃颗粒如何通过碰撞和静电作用,逐步增长到米级、千米级的星子,直至形成具有足够引力的原行星。我们将对比内太阳系岩石行星(如地球、火星)的形成过程与外太阳系气态巨行星(如木星、土星)对氢气和氦气的捕获机制。这里讨论的是天体物理尺度上的物质聚集与引力作用,而非材料的热力学平衡或相变。 第五章:地球的塑造——分异、磁场与板块构造 地球的早期历史充满了剧烈的变化。我们将分析“大撞击假说”对月球起源的解释,以及地球内部的重力分异过程——铁镍熔融下沉形成地核,硅酸盐上浮形成地幔和地壳。本章重点阐述地核中液态铁的流动如何产生地球的磁场,以及这一磁场对保护早期大气和生命至关重要性。最后,我们将探讨板块构造的动力学基础及其对地球气候和化学循环的长期影响。 第六章:系外行星的发现与多样性 随着开普勒、TESS等任务的成功,我们认识到行星系统并非太阳系的独有现象。本章回顾了系外行星的主要探测方法(凌日法、多普勒频移法),并分类介绍了已发现的行星类型,如“超级地球”、“热木星”等。我们探讨了如何利用这些观测数据来推断行星的密度、大气成分和潜在宜居性,这是对天体物理观测技术的应用,与材料的宏观力学性能分析相去甚远。 第三部分:生命的起源与演化——从化学到生物圈 如果说前两部分是为生命的登场布置了舞台,那么第三部分则聚焦于舞台上最引人入胜的剧目——生命的诞生与复杂化。 第七章:生命的基石——无机化学到有机化学的过渡 本章探讨生命起源的化学前置条件。我们将审视米勒-尤里实验的意义,以及在深海热泉或彗星/小行星撞击产生的极端环境下,简单无机分子如何自发形成氨基酸、核苷酸等有机单体。关键在于理解早期地球的还原性环境和能量输入对复杂有机分子合成的推动作用。 第八章:从自我复制到细胞:RNA世界与代谢网络的萌芽 生命出现的最核心问题是信息存储与催化的耦合。本章深入讨论“RNA世界假说”,即RNA分子如何既能携带遗传信息,又能催化生化反应。我们将追溯第一个自我复制分子网络的出现,以及脂质双层膜如何将内部化学反应与外部环境隔离开来,从而形成原始的生命原型(Protocell)。这部分是关于生物化学的起源,而非材料的固态合成。 第九章:进化的引擎——氧气大事件与真核生物的崛起 生命的演化并非一帆风顺。本章重点分析了大氧化事件(GOE)对地球环境的剧变影响,以及蓝藻光合作用如何彻底重塑了大气成分。随后,我们将探讨真核细胞的复杂性是如何通过内共生事件(如线粒体和叶绿体的起源)逐步建立起来的。这些过程是基于生物进化论和细胞生物学的原理,与材料科学中的扩散或相变过程无关。 第十章:复杂生命的繁荣与智慧的火花 最后,本书将简要回顾寒武纪生命大爆发、脊椎动物的登陆、恐龙的兴衰,直至哺乳动物的崛起。在结尾部分,我们将思考生命的演化如何最终孕育出能够回溯自身历史、理解宇宙起源的人类智慧。这部分是对生命史诗的总结,展望了人类在未来对更深层次宇宙奥秘的探索。 结语:科学的边界与未来的提问 《浩瀚星辰下的探索》以宏大的视角,将物理学、化学、地质学和生物学的知识融会贯通,旨在呈现一幅关于时间、空间、物质与生命的完整图景。它揭示了我们脚下的岩石如何来自遥远恒星的死亡,而我们身体中的每一个原子又如何参与了这场持续了数十亿年的宇宙戏剧。这本书邀请读者一同思考,在已知的科学疆界之外,还有哪些更深远的奥秘等待着我们去揭晓。

作者简介

目录信息

目录
绪论
参考文献
第一篇 材料的结构
第一章 晶体学基础
1.1晶 体
1.2晶体结构与空间点阵
1.3点阵的描述
1.414种空间点阵(Bravais点阵)
1.5晶体结构的对称性
1.6晶面指数及晶面间距
1.7晶向指数
1.8六方晶系晶面指数和晶向指数的标定
1.9倒易点阵
1.10晶体结构符号
1.11准 晶
1.12液 晶
习 题
第二章 金属及合金相的晶体结构
2.1金属中常见的晶体结构
2.2密堆积结构中密排原子面的堆积方式
2.3密堆积结构中的间隙
2.4体心立方结构的间隙
2.5同素异构性
2.6金属晶体中的原子大小
2.7合金相的分类
2.8置换固溶体
2.9间隙固溶体
2.10有序固溶体
2.11电子相(电子化合物)
2.12正常价化合物
2.13拓扑密堆积相(TCP相)
习 题
第三章 陶瓷的晶体结构
3.1离子(陶瓷)晶体中正、负离子的堆积方式
3.2简单氧化物的晶体结构
3.3比较复杂氧化物的晶体结构
3.4硅酸盐的晶体结构
3.5二氧化硅的晶体结构
习 题
第一章至第三章参考文献
第四章 高聚物的分子结构与分子聚集态结构
4.1高聚物的合成
4.2高分子内与高分子之间的相互作用
4.3高分子链的近程结构
4.4高分子链的远程结构
4.5高分子的结晶
4.6高分子的取向
4.7高聚物混合体系的织态结构
习 题
参考文献
第二篇 相变与相图
第五章 晶体生长与晶体缺陷
5.1液体的性质和结构
5.2凝固的热力学条件
5.3形核过程
5.4晶体的长大
5.5铸锭的组织
5.6单晶体的凝固
5.7玻璃态与金属玻璃
5.8点缺陷
5.9线缺陷(位错)
5.10 面缺陷(界面)
习 题
第六章 扩散
6.1固体中的速率过程
6.2固体中的原子扩散
6.3扩散过程在生产中的应用
习 题
参考文献
第七章 相 图
7.1二元相图的表示和建立
7.2相律、杠杆定律及其应用
7.3匀晶系相图
7.4共晶系相图
7.5包晶系相图
7.6有中间相的二元相图
7.7铁碳相图
7.8合金的性能与相图的关系
习 题
参考文献
第三篇 材料力学性能
第八章 金属和陶瓷的力学性能
8.1金属中的应力和应变
8.2拉伸试验和应力一应变图
8.3金属单晶体的塑性变形
8.4金属多晶体的塑性变形
8.S冷变形金属的回复和再结晶
8.6金属的断裂
8.7金属的疲劳
8.8金属的蠕变和持久强度
8.9陶瓷材料力学性能的特点和变形机制
8.10陶瓷材料的应力―应变行为
8.11影响陶瓷材料强度的因素
8.12陶瓷磨料
习 题
参考文献
第九章 高聚物的力学性能
9.1高聚物的力学状态
9.2高聚物的高弹性
9.3高聚物的粘弹性
9.4高聚物的应力―应变行为
习 题
参考文献
第四篇 材料的物理、化学性质
第十章 材料的电性质
10.1概 述
10.2固体材料中的电子能带结构
10.3金属的电阻
10.4半导体
10.5绝缘体
10.6超导体
习 题
参考文献
第十一章 材料的磁性质
11.1几个基本概念
11.2物质的各类磁性
11.3温度对铁磁性的影响
11.4磁化与退磁化
11.5磁性材料
习 题
参考文献
第十二章 材料的热性质
12.1热 容
12.2热膨胀
12.3热传导
12.4热应力
习 题
参考文献
第十三章 材料的光学性质
13.1基本概念
13.2金属的光学性质
13.3非金属的光学性质
13.4其它光学现象
习 题
参考文献
第十四章 材料的化学性质
14.1腐蚀的概念
14.2腐蚀速度的几种表示方法
14.3金属的电化学腐蚀
14.4金属的腐蚀形态
14.5金属的氧化
14.6陶瓷材料的腐蚀
14.7高分子材料的老化
习 题
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计得非常朴实,米白色的底色上用深蓝色字体印着书名,虽然没有花哨的图案,但却透着一股严谨和专业的气息。我拿到书时,首先被它厚实的质感吸引了,感觉像是抱了一块沉甸甸的知识砖头。内页的纸张质量也出乎意料地好,字体清晰,排版工整,阅读起来非常舒适,即使是长时间盯着那些复杂的公式和图表也不会觉得眼睛酸涩。我特别喜欢它在关键概念处使用的加粗和斜体强调,能立刻抓住读者的注意力,帮助我们在浩如烟海的理论中快速定位重点。而且,书中的插图和示意图简直是教科书级别的范本,那些晶体结构图、相图分析,都绘制得极其精确和直观,这对于一个初学者来说,简直是打开了一扇通往微观世界的大门,让我能够真正“看到”那些抽象的原子排列和材料形变过程,而不是仅仅停留在文字描述的层面。这本书的装帧也很有特色,书脊非常结实,可以平摊放在桌面上,这对于需要频繁对照不同章节进行学习的我来说,提供了极大的便利,省去了不断按压书页的烦恼。总而言之,从物理形态到阅读体验,这本书都展现出了对知识传播的尊重和细致考量,让人在拿起它的时候,就对接下来的学习充满了期待。

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与其他同类书籍相比,这本书在数学处理上展现出一种罕见的平衡感和克制力。它既没有为了追求“高深莫测”而充斥着大量读者难以消化的矩阵运算和张量分析,也没有因为追求“易读性”而对关键的力学模型进行过度简化,导致失真。作者似乎深谙如何恰到好处地引入必要的数学工具,比如在处理弹性模量和泊松比时,它清晰地展示了这些参数的几何意义,而不是仅仅把它们当作一串公式来记忆。我尤其欣赏它在引入傅里叶分析和衍射理论时所采取的渐进式教学策略——先从最基础的周期性概念入手,再逐步过渡到布拉格定律的数学推导,每一步都有清晰的物理图像作为支撑。这种处理方式极大地降低了初学者在面对复杂数学语言时的心理压力,使得原本枯燥的数学推导过程变成了一种揭示自然规律的探索之旅。对于我这种对数学推导过程非常敏感的读者来说,这种“带着清晰的物理意图去学习数学”的体验,无疑是最高效的学习路径,确保了理论理解的扎实性,而不是停留在表面计算的层面。

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我花了整整一个周末的时间来通读这本书的绪论部分,坦白说,开篇的理论铺陈是相当有深度的,完全不是那种走马观花的导览式介绍。作者似乎对材料的本质抱持着一种近乎哲学的探究精神,他并没有急于抛出各种合金的性能数据,而是将重点放在了材料“为什么是这样”的根本问题上。比如,在讲解晶格缺陷的成因时,他引用了大量的热力学基础,构建了一个非常严密的逻辑链条,让我不得不暂停下来,翻阅了好几本热力学参考书来印证某些推导过程。这种“刨根问底”的叙事风格,对于我这种追求原理深度的读者来说,简直是醍醐灌顶,它强迫你不仅要记住“是什么”,更要理解“为什么”。书中对不同尺度效应的衔接处理也极其精妙,从原子尺度的电子云分布,到宏观尺度的力学响应,作者总能找到那个微妙的“桥梁”——可能是晶界迁移,也可能是位错滑移——用清晰的语言将其勾勒出来。虽然阅读的门槛略高,需要一定的预备知识储备,但一旦跟上节奏,你会发现自己对材料科学的认知被提升到了一个全新的高度,不再满足于表面的现象描述,而是真正开始思考材料背后的物理机制。这本书绝对是为那些不满足于“知道”而渴望“理解”的硬核学习者准备的。

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这本书的参考文献和索引部分做得非常详尽和专业,这对于任何希望深入研究某个特定领域的读者来说,都是至关重要的宝藏。我发现,作者在每一个章节末尾推荐的拓展阅读材料,都不是泛泛而谈的几篇综述,而是精准挑选了领域内那些具有里程碑意义的原始论文或权威专著。比如,在涉及高温超导材料的章节后,他不仅列出了早期的核心文献,还推荐了近年来在计算模拟方面取得突破性进展的研究小组的最新成果。这不仅为我们指明了追踪学术前沿的方向,更重要的是,它展现了作者对整个学科发展脉络的深刻把握和尊重。此外,书后的术语索引做得极其到位,几乎涵盖了所有关键的专业名词,并且标注了它们在书中的首次出现页码,这在需要快速查找特定概念定义时,效率极高。相比于一些仅仅堆砌文献列表的书籍,这本书的参考文献系统更像是一个精心策划的、分层级的知识导览图,引导读者从入门到精通,体现了作者严谨的学术态度和对读者学习负责的态度,让我可以有条不紊地构建自己的知识网络。

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这本书的案例分析部分简直是神来之笔,它成功地将那些冷冰冰的理论与我们日常接触到的、甚至只是在新闻里听到的前沿科技紧密地联系了起来。我印象最深的是关于高熵合金那一章,作者没有停留在介绍其多元组分和无序结构这些基本概念上,而是深入剖析了这种新型材料在极端环境下的服役行为,包括它如何通过调控晶格畸变来抵抗高温蠕变,以及它在航空航天领域应用时所面临的氧化腐蚀挑战。更赞的是,书中不仅讨论了成功应用的例子,还坦率地指出了当前研究中尚未解决的难题和存在的争议点,这使得整本书的论述显得非常客观和全面,充满了学术的严谨性。例如,在讨论先进复合材料的界面设计时,作者甚至模拟了不同类型界面能对增韧效果产生的量化影响,这对我目前正在进行的实验设计具有极强的指导意义。阅读这些案例时,我感觉自己不是在看一本教材,而是在听一位经验丰富的导师,手把手地讲解如何将理论知识转化为解决实际工程问题的有效工具,每读完一个案例,都像是完成了一次小型科研项目的预演,受益匪浅。

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