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出版者:中国水利水电出版社

作者:黄自瑾

出品人:

页数:129

译者:

出版时间:1998-10

价格:8.60

装帧:平装

isbn号码:9787801246394

丛书系列:

图书标签:

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现代工程材料学导论 （图书简介） 本书旨在为工程技术人员、科研工作者以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一本全面、深入且具有前瞻性的现代工程材料学入门与进阶读物。我们聚焦于材料的基础科学原理、前沿应用技术以及可持续发展理念的交叉融合，力求构建一个清晰、系统的知识框架。 第一部分：材料科学的基石与前沿 本书开篇即深入探讨了材料科学的核心概念，但重点着眼于非传统和高新能材料体系的结构-性能关系。 晶体结构与缺陷工程： 摒弃对传统金属晶格的冗长论述，本书着重分析了高熵合金（HEAs）的复杂结构熵效应，以及准晶和非晶态材料的构效关系。重点讲解了如何通过调控界面缺陷（如晶界工程、孪晶界调控）来赋予材料超常的力学、电学或催化性能，而非仅仅停留在传统的位错理论层面。 热力学与动力学的新视角： 从非平衡态热力学的角度，阐述了快速凝固、烧结（如增材制造中的粉末床熔融）过程中的相分离与快速扩散机制。特别关注了材料在极端条件（超高温、超低温或高应力梯度）下的相变动力学，以及如何利用计算热力学（如CALPHAD方法）辅助设计新材料体系。 量子力学基础及其在材料设计中的应用： 本部分避免了繁复的数学推导，直接聚焦于第一性原理计算（DFT）在预测材料电子结构、能带结构和原子间相互作用中的实际操作与案例分析。例如，如何利用DFT预测新型钙钛矿太阳能电池材料的缺陷容忍度，或预测金属间化合物的硬度。 第二部分：功能材料的深度解析 本章对当前工业界和学术界最为活跃的功能材料领域进行了详尽的梳理，重点突出其工作机理的微观层面和集成化应用。 先进电子与自旋电子学材料： 重点解析了二维材料（如石墨烯、二硫化钼、拓扑绝缘体）的独特电荷传输特性和异质结构建。深入探讨了铁电、压电材料在传感器和存储器件中的响应机制，特别是多铁性材料的耦合效应及其在信息处理中的潜力。对磁性随机存取存储器（MRAM）中的自旋转移矩（STT）和自旋轨道矩（SOT）的物理基础进行了详细阐述。 能源转换与储存材料： 聚焦于固态电解质的设计原则，特别是陶瓷基和聚合物基固态电解质的界面阻抗问题及抑制策略。在催化领域，本书详细介绍了单原子催化剂（SACs）的高效性来源，以及如何通过表面电子态调控来优化氧还原反应（ORR）或析氢反应（HER）的活性。对于光电材料，则侧重于无机/有机杂化钙钛矿的长期稳定性问题及钝化技术。 智能与响应性材料： 深入分析了形状记忆合金（SMAs）的超弹性与应力诱发马氏体相变机理，并结合磁致伸缩材料的应用案例，讨论了能量转换效率的瓶颈。对自修复材料（基于微胶囊或动态共价键）的修复效率、循环性及环境适应性进行了全面的技术评估。 第三部分：加工制造与性能表征的革新 本部分侧重于如何将材料科学的理论转化为可控的制造过程，并采用先进的表征手段来验证材料的微观结构。 增材制造（AM）中的材料行为： 详细探讨了激光粉末床熔融（L-PBF）和定向能量沉积（DED）过程中熔池的液态流动、快速凝固与残余应力的形成机制。重点分析了AM特有的层状缺陷、孔隙率与宏观性能之间的定量关系，以及如何通过优化工艺参数（如扫描策略、激光功率密度）来获得各向同性的高性能部件。 先进计算与模拟技术： 阐述了多尺度建模在材料设计中的核心地位。从原子尺度的分子动力学（MD）模拟，到介观尺度的相场（Phase Field）模拟，再到宏观尺度的有限元分析（FEA），展示如何耦合不同尺度的信息来预测材料的疲劳寿命、蠕变行为或断裂韧性。 同步辐射与电子显微学前沿： 介绍了同步辐射X射线散射（SAXS/WAXS）在原位（In-situ）/非原位（Operando）表征材料动态过程中的应用，例如电池充放电过程中的晶格变化监测。深入探讨了球差校正透射电镜（STEM）在原子尺度上分析界面化学计量和电荷重构的能力，并结合EELS/EDS谱学分析来确定材料的局部价态和化学环境。 第四部分：可持续性与材料的未来 本书的最后一部分，着眼于材料科学在应对全球挑战中的责任，强调循环经济和环境友好型材料的开发。 循环经济与材料回收： 讨论了关键战略金属（如稀土、钴、锂）的回收技术，包括湿法冶金、电化学分离以及生物浸出法。对易于回收设计的材料（Design for Recycling）的结构要求和连接技术（如可逆胶粘剂）进行了探讨。 生物基与可降解材料： 重点分析了聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等生物基聚合物的结构改性以提高其热稳定性和机械性能，并研究了它们在特定环境下的降解动力学。 材料的寿命评估与预测： 介绍了加速老化试验的设计原则，以及如何利用机器学习（ML）方法，结合材料的微观结构数据和历史服役数据，来建立高精度寿命预测模型，从而减少不必要的材料更换和资源浪费。 本书的特色在于其对前沿技术和跨学科交叉点的深度挖掘，内容严谨而富有启发性，旨在培养读者运用系统性思维解决复杂工程材料问题的能力。它不是对已知知识的简单汇编，而是对未来材料科学发展方向的深刻洞察。

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如果说有什么地方让我感到略微“头疼”的，那可能就是它对计算精度的要求了。这本书仿佛在用一种近乎苛刻的标准来要求读者对数值的敏感度。很多题目，如果你只是粗略地四舍五入到小数点后两位，最终给出的答案很可能就会被判为错误，需要精确到三位甚至四位小数才能匹配标准答案。这无疑是对计算细致度和耐心的一种考验。我记得有一次，一道关于土方平衡和运输量预估的题目，我因为一个角度的微小差异导致最终方量偏差了不到1%，但最终结果还是不正确。这让我反思，在实际工程中，这种看似微小的误差累积起来，可能就是工期延误或成本超支的直接原因。因此，这本书不仅是在测试你是否掌握了公式，更是在训练你养成“对数字负责任”的严谨态度。这种对细节的坚持，虽然在解题过程中会让人感到压力，但从长远来看，这是成为一个可靠的工程师所必须具备的基本素质。

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这本书的配套资源和辅助体系也值得一提，它成功地构建了一个学习闭环。虽然我主要使用的是纸质版本，但书签页上提供的访问码让我得以进入在线题库系统。这个系统最大的价值在于它提供的“错误分析报告”。不像有些网站只是简单地告知你“错了”，这里的报告会根据你选择的错误选项，反向推导出你可能犯的错误类型——是公式用错、参数代入错误、还是基本概念理解偏差。系统还会自动关联到书本中对应的理论章节和规范条文的编号，实现无缝跳转。对于我这种习惯于通过分析错误来巩固知识的人来说，这种即时反馈和精准定位机制，极大地提高了复习的效率。它将传统的“做题—对答案—找错”的线性过程，升级成了一个多维度的学习诊断和矫正循环，使得每一次的错误都成为一次深层次的学习机会。

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这本书的知识点覆盖广度令人称奇，尤其是在一些交叉学科的知识点整合上做得非常巧妙。我过去一直觉得，施工管理和材料学之间存在一道难以逾越的鸿沟，但这本书通过一系列巧妙的设问，将两者紧密地联系了起来。例如，在处理软土地基处理的题目时，它不仅考察了地基承载力的计算，更进一步延伸到了不同加固材料（如粉喷桩、水泥搅拌桩）在不同土层深度下的施工质量控制标准和验收指标。这种全链条式的知识考察，有效地打破了我原有的知识壁垒。更让我惊喜的是，它对一些新兴技术的关注度也保持了前沿性。我看到有关于BIM在质量控制环节的应用模拟题，以及针对绿色施工和节水技术的计算分析题，这表明编者并非仅仅固守传统经验，而是紧跟行业发展的脉搏。对于我们这些渴望全面发展的工程师来说，这种“宽而不泛，深而不偏”的知识结构是极其宝贵的。

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这本工具书的装帧设计给我留下了非常深刻的印象。封面设计简洁大气，色彩搭配沉稳又不失活力，那种略带磨砂质感的纸张摸上去手感极佳，让人感觉它不是那种廉价的、一次性的学习资料，而是一本值得收藏的专业参考书。内页的排版更是体现了编者对细节的极致追求，字体的选择清晰易读，关键术语和公式被巧妙地用粗体或不同的颜色进行了区分，即便是在光线不佳的环境下长时间阅读，眼睛的疲劳感也比阅读其他同类书籍要轻得多。特别是那些复杂的工程图示和流程图，它们被清晰地缩小并整合在相关章节的旁边，而不是像其他教材那样散落在书本的末尾，这种布局极大地提高了查阅效率。我尤其欣赏它在章节过渡部分加入的那些“工程小贴士”或“规范引用说明”，这些内容虽然不是核心的习题，却为理解题目背后的理论背景提供了宝贵的上下文信息，使得学习过程更加连贯和深入。总而言之，从拿到书的那一刻起，我就能感受到制作团队对“专业性”和“用户体验”的双重重视，这让它在众多教材中脱颖而出。

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我花了整整一周的时间来梳理和尝试解答这本书中的习题，最大的感受是它的“实战性”远远超出了我的预期。很多高校教材的习题往往停留在理论推导的层面，偏向于概念的复述，但这本书里的题目，每一个都像是从实际的项目现场直接提炼出来的案例。比如，有一道关于混凝土拌合物在特定气候条件下的坍落度控制问题，它不仅要求计算配合比，还深入到现场温度、湿度对水灰比的影响系数进行修正，这在教科书中是很少见到的深度。再比如，关于深基坑支护结构受力分析的题目，它提供的初始条件往往是模糊的、带有一定不确定性的，这非常贴合真实工程中常常需要根据初步勘察结果进行保守判断的场景。解答这些题目时，我不得不频繁地翻阅设计规范和施工规程，真正做到了“以题带标”，而不是被动地去记忆规范条文。这种强迫学习者主动整合多方知识的模式，对于培养独立解决复杂工程问题的能力，简直是行之有效的加速器。

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