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出版者:浙江大学出版社

作者:雷群芳

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-11-01

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787308034791

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现代材料科学基础：从原子到宏观性能的探索 图书简介 本书旨在为材料科学领域的初学者和希望系统梳理基础知识的专业人士提供一本全面而深入的教材。内容涵盖材料科学的核心概念、基本理论以及现代研究方法，重点关注材料的结构、性能、加工与应用之间的内在联系。全书结构严谨，逻辑清晰，力求将复杂的物理化学原理与工程实际紧密结合，培养读者从微观原子尺度到宏观性能层面的系统思维能力。 第一部分：材料的微观结构与基本键合 第一章：材料科学导论与研究范式 本章首先界定了材料科学的学科范畴，阐述了其在现代工程技术中的战略地位。我们将探讨材料科学的研究范式——结构决定性能，性能指导设计。材料的分类，包括金属、陶瓷、聚合物和复合材料，将基于其基本的化学组成和晶体结构进行初步介绍。此外，还将简要回顾材料科学的发展历史及其前沿方向，如纳米材料和智能材料。 第二章：原子结构与化学键合 深入探讨原子内部的电子排布与能级结构，这是理解材料性质的基石。重点讲解了四大基本化学键的形成机理、特点及对材料宏观性能（如熔点、硬度、电导率）的影响： 离子键： 以电负性差异为核心，讨论其在陶瓷材料中的主导作用。 共价键： 强调电子对的共享，分析其导致的高硬度和低导电性。 金属键： 描述“电子海”模型，解释金属的延展性、高导电性和导热性。 范德华力和氢键： 讲解这些较弱的相互作用力在聚合物和分子晶体中的重要性。 第三章：晶体结构与衍射技术 本章详细解析了晶体学的基本原理，包括晶胞、晶面指数（Miller指数）和晶向指数的确定方法。重点分析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）等常见金属晶体结构的几何特征、堆积密度和理论密度计算。 随后，系统介绍利用X射线衍射（XRD）技术分析材料晶体结构的方法。阐述布拉格定律的物理意义，并指导读者如何利用衍射图谱确定晶体结构类型、计算晶格常数以及评估晶粒尺寸和微观应变。 第四章：晶体缺陷与非晶态结构 材料的宏观性能往往由其微观缺陷所主导。本章将缺陷理论作为核心内容展开： 1. 点缺陷： 深入分析空位、间隙原子和取代式杂质的形成热力学、平衡浓度计算，及其对材料扩散和导电性的影响。 2. 线缺陷（位错）： 详细描述边缘位错和螺型位错的几何形态、应力场分布。这是理解金属塑性变形和强化机制的关键。 3. 面缺陷： 讨论晶界（包括小角度晶界和大角度晶界）、堆垛层错和外表面，分析它们对材料电学、光学和力学性能的调制作用。 4. 非晶态结构： 阐述玻璃态物质的短程有序和长程无序特征，并对比晶态与非晶态材料在热力学和动力学上的差异。 第二部分：材料的热力学、动力学与相变 第五章：材料的热力学基础 本章将材料科学与热力学原理相结合。讨论吉布斯自由能（G）、焓（H）和熵（S）在材料过程中的角色。重点关注相平衡的概念，引入相图的构建原理，特别是单组分系统的相律（Ehrenfest 分类）。理解热力学驱动力如何决定材料的稳定状态和演化方向。 第六章：扩散现象与动力学 扩散是材料科学中最重要的动力学过程之一，是实现固态反应、烧结和热处理的基础。本章详细阐述： 扩散机制： 分别讲解晶格内扩散（置换式和间隙式）和晶界扩散的微观机理。 Fick 定律： 系统推导和应用菲克第一定律和第二定律，并结合实例计算特定条件下原子的迁移速率和浓度梯度。 影响扩散的因素： 探讨温度、晶体结构、缺陷浓度对扩散系数的影响。 第七章：相图与微观结构演化 相图是材料设计与控制的核心工具。本章聚焦于二元合金相图的解读与应用： 杠杆定律和冷却曲线： 掌握利用相图预测合金在不同温度下的相组成和相的相对量。 凝固与结晶： 探讨从液相到固相的转变过程，包括成核与长大理论，以及偏析现象的成因。 固态相变： 详细分析固溶体的溶解度变化、析出相的形成（如共晶、共析反应），及其对材料性能的复杂影响。 第三部分：结构性能关系与工程应用 第八章：金属材料的力学性能与变形 本章是材料力学的核心应用部分，侧重于金属材料的塑性、强度与韧性： 1. 弹性形变： 介绍胡克定律、杨氏模量、剪切模量和泊松比，并解释其与晶体结构和键合强度的关系。 2. 塑性形变机理： 深入分析位错的滑移和攀移过程，以及双晶界对位错运动的阻碍作用。 3. 强化机制： 阐述多种提高金属强度的工程方法，包括固溶强化、晶粒细化强化（Hall-Petch关系）、形变强化（加工硬化）和沉淀强化（第二相粒子钉扎）。 4. 断裂力学基础： 引入应力集中、裂纹扩展的概念，解释韧性断裂与脆性断裂的特征，并介绍断裂韧度（$K_{IC}$）的意义。 第九章：陶瓷与聚合物材料的特性 本章将视角拓展至非金属材料： 陶瓷材料： 讨论其高硬度、高熔点、优异耐腐蚀性背后的离子/共价键特征。重点分析陶瓷的零塑性（脆性）根源——高位错迁移能，以及如何通过引入晶界改性或制造纳米结构来改善其韧性。 聚合物材料： 讲解高分子链的结构特征（分子量、拓扑结构、构象），以及玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$）的概念。分析聚合物的粘弹性行为，探讨交联度对机械性能的决定性影响。 第十章：功能材料的电学、磁学与光学性能 本部分聚焦于材料的特定功能表现，建立结构与功能之间的桥梁： 1. 电学性能： 深入对比导体、半导体和绝缘体的能带结构，分析费米能级的位置。对于半导体，详细讨论本征激发、杂质掺杂（n型与p型）及PN结的形成原理。 2. 磁学性能： 介绍磁性分类（抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性），重点阐述铁磁性材料中的磁畴结构、磁滞回线，以及磁性软/硬材料的应用区分。 3. 光学性能： 阐释材料对光的吸收、透射和散射机制，讨论透明材料的条件、颜色产生的原因，以及光电效应在材料器件中的应用。 结语 本书的最终目标是培养读者运用物理化学原理来分析和解决材料科学问题的能力。通过对结构、热力学、动力学和性能之间复杂关系的剖析，读者将能够理解现有材料的局限性，并为设计具有特定功能的下一代先进材料打下坚实的理论基础。

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这本书的语言风格异常僵硬和晦涩，充斥着大量不必要的学术术语堆砌，仿佛作者的目标不是让读者“学会”，而是要让读者在阅读过程中先被这些佶屈聱牙的表达方式所“震慑”。语句结构复杂冗长，从句嵌套层出不穷，很多句子读完一遍根本无法理解其核心含义，需要反复拆解和重构才能勉强捕捉到作者想要传达的信息。这种表达方式，极大地增加了学习的认知负荷，原本应该是知识的载体，现在却成了理解知识的巨大障碍。对于那些需要通过“润物细无声”的方式来吸收新知识的学习者来说，这本书无疑是冰冷且疏远的。阅读体验极其不佳，让人感觉不是在与一位耐心的老师对话，而是在艰难地破译一份古老的、充满歧义的密文，学习的乐趣和动力在这种枯燥的文字迷宫中很快就被消磨殆尽了。

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这本书的封面设计和排版简直是一场视觉上的灾难，让人在书店里一眼望过去就心生退意。那种老旧的、未经优化的字体选择，配上单调乏味的黑白配色，仿佛是上个世纪出版的教材，完全没有现代学习资料应有的活力和吸引力。更别提那纸张的质感了，摸起来粗糙得像砂纸，油墨味还挺重，长时间阅读下来眼睛和鼻子都得遭罪。我原本还对书名中“学习指导”抱有那么一丝期待，希望能看到一些清晰明了的框架梳理或者图表解析，结果翻开内页，扑面而来的是密密麻麻、毫无重点的文字堆砌。段落之间缺乏有效的留白，导致阅读节奏感极差，很容易在某一句话上卡住，然后就彻底迷失在信息的洪流里，根本找不到重点和逻辑主线。这种外在表现上的敷衍，让我对内在内容的质量也产生了深深的怀疑，毕竟一个对待自己“产品”外观都如此不走心的作者/出版社，很难想象他们会在知识的打磨上有多么精益求精。

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这本书的内容组织逻辑混乱得令人发指，简直就像是作者把所有他能收集到的关于这个学科的资料一股脑儿地倒在了纸面上，既没有体现出明确的层级结构，也缺乏针对不同学习阶段读者的区分度。对于初次接触这门复杂学科的新手来说，这本书完全是灾难性的，它没有提供任何平缓的入门路径，一上来就抛出大量高深莫测的概念和公式，而且这些概念的引入顺序也毫无章法，东拉西扯，让人完全摸不着头脑。更要命的是，书中对一些关键知识点的解释，常常是那种“你一看就懂”式的含糊带过，缺乏深入的剖析和类比，更不用提现实世界中的应用案例来帮助理解了。我花了大量时间试图在不同章节之间建立联系，却发现作者似乎压根就没考虑过这种“整合性”的学习需求，读完一个章节，合上书本，你会发现知识点仍然是孤立漂浮的碎片，无法形成一个系统的认知体系。

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作为一本声称是“学习指导”的书，它在提供辅助学习工具方面的表现，只能用“贫瘠”来形容。现代的学习工具应该包含思维导图、关键概念速查表、错误解析库等等，这些都是帮助理解和记忆复杂知识体系的利器。然而，这本书里充斥着的是大段的文本，缺乏任何视觉化的辅助工具。试图用文字来解释那些需要空间想象力和结构化理解的化学过程，无异于缘木求鱼。而且，全书的习题设计也相当乏味，很多题目只是对课本知识点的机械重复，缺乏对批判性思维和综合应用能力的考察。更让人沮丧的是，配套的答案或解析严重不足，有些题目甚至连最终答案都没有标注，这对于独立学习者而言，无疑是设置了无数个“死胡同”，完全打断了学习的流畅性，使得自我纠错和进度评估变得异常困难。

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关于所谓的“考研指导”部分，简直就是对这个词汇最大的讽刺。我期望看到的是针对历年真题的深度分析、出题趋势的精准预测，或者至少是针对高频考点的专项突破训练。然而，这本书提供的“指导”更像是随便摘录了一些不痛不痒的例题，然后给出了一个极其简略的答案，连解题思路的拐点和关键步骤都没有详细阐述。那些所谓的“命题点睛”，读起来更像是一些空泛的口号，完全没有提供任何可以操作、可以内化的应试技巧或时间管理策略。我甚至怀疑作者本人是否真正参加过近年来的研究生入学考试，因为他所描述的考试难度和侧重点，与我通过其他渠道了解到的实际情况大相径庭。如果一个学习指导的最终目标是帮助学生高效通过考试，那么这本书在实战指导这一块，可以说是彻底的失职和缺位了。

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