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页数:263

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出版时间:2003-11

价格:19.10元

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isbn号码:9787040123739

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《现代材料科学导论》 书籍简介 本书旨在为材料科学领域的初学者和相关专业的本科生提供一个全面而深入的入门指南。它系统地阐述了材料科学的基本概念、核心理论、研究方法以及在现代工程和技术中的广泛应用。本书摒弃了繁复晦涩的数学推导，转而侧重于清晰的物理图像和直观的工程联系，力求使读者在扎实掌握基础知识的同时，建立起对材料世界宏观与微观行为的深刻理解。 第一部分：材料科学的基石 第一章：材料科学概论与研究范畴 本章首先界定了材料科学的学科边界，探讨了其在化学、物理学、工程学中的交叉地位。我们将追溯材料发现与发展的主要历史节点，从石器时代的燧石到信息时代的半导体材料。重点讨论了材料的四大基本类别——金属、陶瓷、聚合物和复合材料——的宏观特性差异，以及如何根据工程需求选择合适的材料。此外，本章简要介绍了材料研究中涉及的主要工具和技术，为后续章节的学习打下基础。 第二章：晶体结构与晶体学基础 材料的性能根源于其原子排列方式。本章将详细介绍晶体结构的基本概念，包括晶格、晶胞、布拉维点阵等。我们将深入解析常见的晶体结构，如体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP），并计算其原子堆积密度和配位数。通过引入密勒指数（Miller Indices），读者将学习如何精确描述晶面和晶向，这是理解材料各向异性性能（如塑性、强度）的基础。同时，本章也会探讨非晶态固体（如玻璃）的结构特征及其与晶体材料的本质区别。 第三章：原子间结合力与能带理论 材料的宏观特性——熔点、硬度、导电性——都源于原子间的相互作用。本章系统分析了主要的化学键类型：离子键、共价键、金属键以及范德华力。针对每种键的形成机制、作用强度及其对材料性质的影响进行深入阐述。随后，我们将进入量子力学的宏观应用——能带理论。简明扼要地解释了材料导电性的微观起源，区分导体、半导体和绝缘体在能带结构上的根本差异，为后续的电子材料部分做铺垫。 第二部分：材料的微观结构与性能 第四章：晶体缺陷与材料性能的决定 “完美”的晶体在自然界中并不存在，材料的宏观性能往往由微观缺陷所控制。本章的核心是系统分类和分析晶体缺陷：点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。我们将重点讨论位错理论，揭示金属塑性变形（滑移和孪晶）的机制。理解缺陷的形成与运动，是后续学习强化机制和蠕变的基础。 第五章：相图与热力学基础 相图是材料工程师的“地图”。本章首先回顾材料科学所需的热力学基础，如吉布斯自由能、化学势和相平衡条件。随后，详细解析了单组分和双组分相图的绘制与解读，特别是杠杆定律在确定多相区组分和相分数中的应用。我们将以最典型的铁碳合金（钢和铸铁）相图为例，说明相变过程如何影响材料的最终性能和热处理的必要性。 第六章：动力学与扩散 材料的微观结构演化是一个随时间变化的过程。本章聚焦于材料中的扩散现象，这是许多热处理、腐蚀和薄膜沉积过程的核心。我们将阐述菲克第一和第二定律，并讨论影响扩散速率的因素，如温度、晶格结构和扩散激活能。此外，本章还将涉及非平衡相变的动力学，如成核与长大理论，以解释析出强化和晶粒细化等重要现象。 第三部分：四大材料体系的深入探讨 第七章：金属材料 金属以其优异的强度、延展性和导电性，在结构工程中占据核心地位。本章将深入剖析金属的形变与强化机制：固溶强化、加工硬化、晶界强化和沉淀强化。我们将详细介绍热处理工艺，如退火、正火、淬火和回火，解释它们如何调控钢材的微观结构（铁素体、奥氏体、马氏体）并实现所需力学性能。最后，简要介绍先进金属材料，如高熵合金和金属间化合物。 第八章：陶瓷材料 陶瓷因其高硬度、耐高温和优异的电绝缘性而被广泛应用于极端环境。本章着重于陶瓷的离子和共价键特性，解释其通常的脆性机理——主要受限于位错运动的困难性。我们将探讨结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅）的制备工艺（烧结）及其与金属的性能对比。此外，本章还将介绍功能陶瓷（如压电材料、铁电材料）的基本原理。 第九章：聚合物材料 聚合物（塑料、橡胶、纤维）的特性主要由其长链结构和分子间作用力决定。本章阐述了聚合物的分子量、拓扑结构（线型、支化、交联）对材料粘弹行为的影响。我们将区分热塑性聚合物和热固性聚合物，并详细讨论玻璃化转变温度（Tg）的概念及其对聚合物力学性能的决定性作用。最后，探讨聚合物的降解和老化问题。 第十章：复合材料与先进材料 本章旨在介绍由两种或多种材料复合而成的系统，以期获得单一材料无法比拟的综合性能。我们将分类讨论纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）和粒子增强复合材料。核心在于理解“混合律”及其局限性，以及纤维与基体之间的界面作用。此外，本章还会概述新兴的功能材料领域，如智能材料、纳米材料的结构设计和性能调控。 结语 本书的最终目标是培养读者将材料的微观结构与宏观性能联系起来的“材料思维”。通过对这四大类材料体系的系统学习，读者将具备在实际工程问题中选择、设计和处理材料的基本能力。

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这本书的结构设计体现了作者对知识体系构建的深刻理解。全书的逻辑主线清晰得像一张精密绘制的地图，各个章节之间层层递进，相互支撑，很少有为了凑字数而硬拗的冗余内容。它不像某些教科书那样生硬地划分时间段，而是根据主题和核心议题进行了有机分组，这种主题式的划分更有利于读者建立跨越时空的知识网络。比如，当讨论到某一文化现象时，作者会穿插对比不同历史时期对同一主题的不同理解，这种横向和纵向的对比分析，极大地拓展了读者的思维边界。更令人称赞的是，书后附带的索引和术语表制作得极为详尽，查询起来极为便利，这对于需要反复查阅特定概念的深度学习者来说，无疑是巨大的福音。它不仅仅是一本读物，更像是一部可以长期参考和深入研究的工具书，其内在的组织结构非常“耐用”。

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阅读完这本书，我最大的感受是它那近乎苛刻的史料考证精神。作者在陈述每一个历史观点或事件时，都展现出了极强的批判性思维和严谨的学术态度。他并非简单地罗列事实，而是深入挖掘了史料背后的复杂性和多面性，尤其对那些长期被主流叙事所忽略的边缘声音和不同视角的解读进行了细致的梳理与比较。例如，在论述某个关键历史转折点时，书中引用了多方相互矛盾的第一手资料，并清晰地分析了每份资料的局限性，最终给出了一个极其审慎且富有洞察力的结论。这种处理方式极大地提升了文本的可信度和深度，让我意识到历史的“真相”往往不是单一的，而是由无数碎片和视角交织而成的一张复杂网络。我感觉自己不是在被动接受知识，而是在一个高水平的学术研讨会中，与一位博学的学者共同探寻历史的奥秘，这种思考的深度远超我以往的阅读体验。

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这本书的叙事节奏把握得炉火纯青，读起来完全没有一般学术著作那种干巴巴的枯燥感。作者似乎深谙文学叙事的精髓，总能在关键的转折点设置悬念，或者通过生动的细节描写将读者瞬间拉入历史的现场。比如，描绘某个古代宫廷的场景时，他没有用宏大的政治术语，而是聚焦于一个仆从的视角，描述了阳光如何穿过镂空的窗棂，洒在打磨光滑的地板上，以及空气中弥漫的某种香料味道。这种“由小见大”的笔法，让那些宏大的历史背景变得鲜活可感，充满了人情味。我发现自己常常在不知不觉中，就读到了凌晨，为书中人物的抉择而扼腕叹息，为历史的必然走向而深思。这种引人入胜的文笔，使得原本可能晦涩难懂的历史脉络变得清晰流畅，仿佛在听一位技艺高超的说书人娓娓道来，让人欲罢不能。

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这本书最让我印象深刻的是它所蕴含的开放性与前瞻性。作者在总结历史经验时，并没有给出“标准答案”式的结论，而是始终保持着一种谦逊和开放的姿态，鼓励读者进行批判性的反思和自身的价值判断。他巧妙地将过去的问题与当今社会的一些困境进行了若有似无的对照，引发我们去思考历史的循环性与人类选择的本质。例如，在探讨古代某种社会治理模式的兴衰时，他留下了几个至今仍未解决的哲学难题供人深思，而不是直接提供一个定论。这种处理方式显得非常现代和负责任，它教会我的不仅仅是“发生了什么”，更是“我们应该如何看待发生过的一切”。这本书的价值在于它成功地将历史学习从单纯的知识积累，升华为一种持续的、具有自我修正能力的思维训练，读完后感觉自己的认知层次得到了显著的提升。

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这本书的装帧设计简直是视觉享受，封面采用了一种复古的米黄色纸张，触感温润，仿佛能从中嗅到旧日时光的气息。装订工艺考究，线装的部分细密而坚韧，即便是经常翻阅，也丝毫没有松散的迹象。内页纸张厚实，印刷的油墨颜色饱满，字体的排版更是匠心独运，疏密有致，阅读起来眼睛非常舒服，长时间沉浸其中也不会感到疲劳。尤其是那些历史事件的时间轴和人物肖像插图，绘制得栩栩如生，线条流畅，色彩搭配既典雅又不失活力，为原本严肃的阅读体验增添了一份艺术的美感。每当我拿起这本书，总会有一种想要细细品味的冲动，不仅仅是为了获取知识，更是为了享受这种与书籍本身对话的愉悦过程。这本书的整体质感，传递出一种对知识的尊重和对阅读体验的极致追求，让人爱不释手。

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