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《化工工人岗位培训教材•化工电气》主要内容：介绍了直流电路、正弦交流电路、磁路、电动机、变压器、电气照明、电热设备、电气测量仪表、工厂供电系统、电气安全等内容。
现代工程材料学导论 第一章：材料的微观结构与宏观性能 本章将深入探讨工程材料在原子、晶体和微观尺度上的结构特征，以及这些结构如何直接决定了材料的宏观力学、热学、电学和化学性能。我们将从晶体结构的基本概念入手，解析纯金属、合金、陶瓷和高分子材料中常见的晶格类型，例如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）。重点分析位错（Dislocations）的类型——刃型、螺旋型和混合型——及其在材料塑性变形中的核心作用。此外，将详细阐述晶界（Grain Boundaries）对材料强度的影响，引入 Hall-Petch 关系，说明晶粒尺寸如何调控材料的屈服强度和韧性。在非晶态材料部分，我们将研究玻璃态转变温度（$T_g$）的物理意义及其对高分子材料和某些金属玻璃性能的影响。本章旨在为读者构建一个从原子级别理解材料行为的坚实基础。 第二章：金属材料及其热处理工艺 金属材料是现代工程的基石。本章系统梳理常见金属合金体系，包括铁碳合金（钢和铸铁）、铝合金、铜合金和钛合金的相图分析与组织控制。对于至关重要的铁碳合金，我们将详细解读 Fe-C 相图，区分奥氏体、铁素体、渗碳体和珠光体等组织，并分析退火、正火、淬火和回火等经典热处理工艺对这些相变的影响。特别是淬火过程中马氏体（Martensite）的形成机制和硬化效应，将作为关键内容进行剖析。针对铝合金，将聚焦于固溶处理与时效强化（析出强化）原理，解释 T6 和 T7 等状态的力学特性差异。最后，讨论特种金属材料，如高温合金中 $gamma'$ 相的强化机制，以及粉末冶金技术的应用前景。 第三章：陶瓷与复合材料的特性及应用 陶瓷材料以其优异的耐高温性、耐腐蚀性和硬度，在极端环境下展现出不可替代的价值。本章首先区分结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅、氮化硅）和功能陶瓷（如压电陶瓷、铁电陶瓷）。重点讲解陶瓷材料的脆性断裂机制，分析其高弹性模量和极低的断裂韧性之间的矛盾。随后，深入探讨陶瓷制备中的烧结过程，包括液相烧结和固相烧结对最终致密度的影响。复合材料部分，本章将介绍纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC）的基本概念。详细分析增强相（如碳纤维、玻璃纤维）和基体（金属、聚合物、陶瓷）的界面行为，并应用混合律（Rule of Mixtures）预测层合板的宏观性能。本章的目的是揭示如何通过材料设计来克服单一材料的局限性。 第四章：高分子材料的结构与老化 高分子材料，因其轻质、易加工和可设计性强，在日常用品到尖端航空领域都有广泛应用。本章从分子链结构出发，解释线性、支化、交联和网络结构对聚合物性能的影响。我们将详细讨论聚合物的结晶度、玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$）的测量方法及其对材料粘弹行为的决定性作用。粘弹性理论（包括蠕变和应力松弛）将作为理解高分子在动态载荷下行为的核心工具。针对聚合物的耐久性问题，本章专门辟出章节分析老化机制，包括热氧化降解、光降解（紫外线影响）和水解过程，并介绍抗氧化剂和稳定剂的作用原理。此外，对工程塑料（如尼龙、聚碳酸酯）和热固性树脂（如环氧树脂）的应用案例进行深入分析。 第五章：材料的腐蚀与防护 材料的失效往往由环境因素引起，其中腐蚀是最普遍且最具破坏性的问题之一。本章首先建立电化学腐蚀的基础理论，包括析氢反应、吸氧反应和金属的电位-pH 图（Pourbaix 图）的解读，用以预测材料在不同环境下的腐蚀倾向。我们将分类讨论常见的腐蚀类型，如均匀腐蚀、点蚀（Pitting）、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。特别地，应力腐蚀开裂的协同作用机制将被细致分析。在防护措施方面，本章提供全面的解决方案：包括阴极保护法（牺牲阳极法和外加电流法）、缓蚀剂的设计与选择、以及各种表面防护涂层技术（如电镀、热喷涂和转化膜）。本章强调通过材料选择和环境控制来实现长期可靠性。 第六章：先进材料与功能材料 本章展望材料科学的前沿发展，聚焦于那些依赖于精确结构控制或具备特殊物理功能的新型材料。我们将探讨半导体材料的能带理论基础，并简要介绍硅基材料在微电子工业中的关键地位。功能材料部分将深入介绍磁性材料，包括软磁材料（如坡莫合金）和硬磁材料（如钕铁硼永磁体）的磁滞回线分析及其应用。光学材料方面，将解析透明导电氧化物（如 ITO）的特性。此外，本章还将涵盖形状记忆合金（SMA），特别是 Ni-Ti 合金中马氏体相变导致的巨大应变恢复能力，及其在自适应结构中的潜力。最后，简要引入纳米材料的尺寸效应及其带来的性能提升。 第七章：无损检测（NDT）技术在材料评估中的应用 确保工程结构的安全性和可靠性，依赖于对材料内部缺陷的精确识别。本章系统介绍主要的无损检测方法。超声波检测（UT）方面，将讲解纵波、横波的产生与传播特性，以及时差-距离（TOFD）和相控阵超声（PAUT）技术在缺陷定位和成像中的优势。射线检测（RT）将涵盖 X 射线和 $gamma$ 射线在材料内部的衰减规律及成像原理。液体渗透检测（PT）和磁粉检测（MT）作为表面缺陷检测的有效手段，将阐述其工作机理和适用范围。针对复合材料和大型构件，电磁声学换能器（EMAT）和热成像技术也将被介绍。本章旨在提供一套完整的工具箱，用于材料服役过程中的状态监测和寿命评估。 第八章：计算材料学与材料设计 随着计算能力的飞速发展，计算模拟已成为材料研发的核心驱动力。本章介绍多尺度建模的概念，即如何将不同尺度的物理现象联系起来。重点讲解分子动力学（MD）模拟在研究原子间相互作用、晶格缺陷迁移和扩散过程中的应用。密度泛函理论（DFT）等第一性原理计算方法，将被用于预测材料的电子结构、能带结构和预测新的稳定相。然后，转向介观尺度，讲解有限元分析（FEA）在模拟宏观力学问题（如应力集中、断裂）中的应用，特别是如何将微观结构参数输入到宏观模型中。最后，讨论材料信息学（Materials Informatics）的概念，即如何利用大数据和机器学习来加速新材料的筛选和性能预测，实现目标驱动的材料设计。
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