冶金类热处理及计算机应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:刘宗昌

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:1999-6

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787502422707

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• 冶金
• 热处理
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• 冶金工程

《材料科学基础与前沿》 内容梗概： 本书致力于为读者提供一个全面、深入的材料科学基础知识体系，并在此基础上，探讨当前材料科学领域最前沿的研究方向和发展趋势。全书结构清晰，逻辑严谨，从宏观的材料分类与性能，到微观的原子结构与晶体学，再到介观的微观结构与相变，层层递进，使读者能够系统地掌握材料科学的核心概念。同时，本书还紧密结合现代科技发展，将先进的实验技术、理论模拟方法以及新兴材料的应用案例融入其中，力求展现材料科学的广博性、实践性与前瞻性。 第一部分：材料科学的基石 第一章：材料的定义、分类与性能 材料的定义与范畴： 深入探讨“材料”的本质，以及其在人类文明发展中的关键作用。我们将材料定义为能够被人类利用并满足特定需求的物质，并追溯其从原始石器时代到信息时代的演变历程。 材料的宏观分类： 详细介绍工程材料的五大基本分类：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料以及近年来备受关注的新型功能材料。对于每一种材料类别，都将剖析其典型的结构特征、物理化学性质以及主要的工程应用领域。例如，在金属材料部分，将涵盖合金的构成、晶体结构、塑性变形机制等；在陶瓷材料部分，将重点讲解其高强度、耐高温、绝缘等特性，以及在航空航天、电子等领域的应用。 材料的基本性能： 系统阐述材料的力学性能（如强度、硬度、韧性、疲劳）、物理性能（如导电性、导热性、介电性、磁性）、化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性）以及热学性能（如热膨胀、比热容）。每一项性能的介绍都将联系其微观结构基础，解释性能与结构之间的内在联系。 性能与结构的统一性： 强调材料的性能并非孤立存在，而是与其内部的微观结构（原子排列、晶格缺陷、晶粒组织、相分布等）密切相关。本书将贯穿这一核心理念，引导读者理解“结构决定性能”这一材料科学的基本原则。 第二章：原子结构、化学键与晶体学 原子结构的基本模型： 回顾和梳理原子结构的基本概念，包括原子核、电子、原子轨道、能级等，介绍量子力学对原子结构的描述。 化学键的类型与性质： 详细分析金属键、离子键、共价键以及范德华力等不同类型的化学键，阐述它们在材料结构形成和性能表现中的作用。例如，共价键的高方向性如何导致陶瓷的脆性，金属键的自由电子如何赋予金属优良的导电性。 晶体结构： 深入讲解晶体的定义、周期性、晶格、晶基等基本概念。重点介绍体心立方（BCC）、面心立方（FCC）、六方密排（HCP）等常见金属晶体结构，以及四方、立方、六方等典型陶瓷和高分子晶体结构。 晶体学基础： 学习晶面、晶向的指数表示法，理解晶体学中重要的概念，如晶面间距、原子堆积密度等。这些概念是理解材料变形、扩散以及织构形成的基础。 非晶态材料： 与晶态材料相对，探讨玻璃、非晶合金等非晶态材料的结构特征，分析其与晶态材料在性能上的差异。 第三章：材料中的缺陷与扩散 晶体缺陷的分类： 详细介绍点缺陷（空位、填隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、层错、畴界）等不同尺度的晶体缺陷。 缺陷对材料性能的影响： 深入分析晶体缺陷如何显著影响材料的力学性能（如位错是塑性变形的主要载体）、电学性能（如杂质原子对导电性的影响）以及扩散行为。 原子扩散的基本原理： 阐述扩散的驱动力（浓度梯度）、扩散机制（空位扩散、填隙扩散）以及扩散系数等概念。 扩散在材料过程中的应用： 介绍扩散在热处理（如退火、渗碳）、薄膜沉积、合金化等材料制备与加工过程中的重要作用。 第二部分：材料的相变与微观结构演化 第四章：相图与相变原理 相的定义与相律： 介绍相的概念，并结合Gibbs相律，阐述相的自由度与稳定性的关系。 二元相图的解读： 详细讲解二元合金相图的构成要素（温度、成分、相区），以及如何通过相图预测合金在不同条件下的相组成和组织。重点介绍固溶体、化合物、共晶、共析、偏析等相变类型。 固态相变： 深入研究固态相变的热力学与动力学。介绍形核与长大的机制，以及相变潜热、相变驱动力等概念。 相变动力学： 探讨相变速率与温度、成分、形核质点等因素的关系，引入Avrami方程等描述相变动力学的模型。 第五章：金属材料的微观结构与性能 金属的晶体结构与形变： 详细阐述金属的BCC、FCC、HCP结构及其对塑性变形能力的影响。引入滑移系的概念，解释晶体取向对屈服强度的影响。 位错的产生与运动： 深入探讨位错的类型（刃位错、螺位错）、位错的产生机制（Frank-Read源）以及位错的运动（滑移与交滑移）如何导致材料的塑性变形。 强化机制： 系统介绍提高金属材料强度的各种机制，包括固溶强化、沉淀强化、晶界强化、形变强化（加工硬化）以及位错缠结等。 金属的断裂机制： 分析金属的韧性断裂（河流刻面、撕裂纹）和脆性断裂（沿晶断裂、穿晶断裂）的微观特征，以及裂纹萌生与扩展的过程。 金属织构： 探讨金属在加工过程中形成织构的现象，以及织构对材料宏观各向异性性能的影响。 第六章：陶瓷与玻璃材料的结构与性能 陶瓷的化学键与结构： 分析陶瓷中离子键和共价键的特点，讲解陶瓷材料的晶体结构（如NaCl型、CsCl型、闪锌矿型、金红石型等），以及非化学计量比化合物。 陶瓷的脆性与增强： 深入分析陶瓷的脆性根源，并介绍各种提高陶瓷韧性的策略，如纤维增韧、颗粒增韧、相变增韧等。 陶瓷的烧结： 讲解陶瓷粉末在高温作用下形成致密固体的过程，介绍烧结的驱动力、烧结阶段以及烧结过程对陶瓷性能的影响。 玻璃的结构： 描述玻璃的无定形结构，理解网络形成体（如SiO2）、网络修饰体（如Na2O）和网络稳定体（如Al2O3）在玻璃形成中的作用。 玻璃的性能与应用： 介绍玻璃的光学性能、隔热性能、化学稳定性以及在光学仪器、建筑、电子等领域的广泛应用。 第三部分：新兴材料与先进技术 第七章：高分子材料的结构、性能与应用 高分子的链结构与分子量： 讲解高分子的链式结构、单体、重复单元，以及分子量分布对高分子性能的影响。 高分子的形态： 区分高分子的球状、卷曲、结晶与非晶区域，理解其对材料力学、光学性能的影响。 高分子的力学行为： 探讨高分子的弹性、粘弹性、塑性变形行为，以及玻璃化转变温度、熔点等关键参数。 高分子的老化与降解： 分析高分子材料在光、热、氧化等因素作用下的老化机理，以及如何通过添加剂改善其稳定性。 高分子的应用： 介绍通用塑料、工程塑料、弹性体、纤维、涂料等各类高分子材料在日常生活及工业生产中的应用。 第八章：复合材料的设计与制备 复合材料的组成与分类： 介绍复合材料的基本组成（基体材料与增强材料），以及纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、层状复合材料等不同类型。 界面科学： 强调复合材料中基体与增强体界面的重要性，分析界面结合强度对整体性能的影响。 增强材料与基体材料的匹配： 探讨如何根据应用需求选择合适的增强材料（如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）和基体材料（如聚合物、金属、陶瓷），以实现优异的性能协同。 复合材料的力学行为： 分析复合材料的各向异性特点，以及其在拉伸、压缩、弯曲等载荷下的应力-应变行为。 复合材料的制备工艺： 介绍手糊成型、真空辅助成型、模压成型、拉挤成型等常见的复合材料制备技术。 第九章：功能材料的原理与发展 半导体材料： 深入讲解半导体的能带理论，区分本征半导体与杂质半导体，介绍PN结的形成机理及其在二极管、三极管等电子器件中的应用。 磁性材料： 介绍顺磁性、反磁性、铁磁性、反铁磁性等不同磁性行为，以及永磁材料、软磁材料等在信息存储、电机等领域的应用。 压电与热释电材料： 阐述压电效应和热释电效应的物理原理，以及其在传感器、致动器、能量收集等方面的应用。 光学材料： 探讨具有特殊光学性能的材料，如光学玻璃、激光晶体、光纤材料等，以及它们在通信、显示、照明等领域的应用。 纳米材料： 介绍纳米材料的概念，以及量子尺寸效应、表面效应等带来的独特性能，展望纳米材料在催化、生物医药、能源等领域的应用前景。 第十章：材料的先进表征技术 显微观察技术： 详细介绍光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的工作原理、成像机制及其在材料微观结构观察中的应用。 衍射分析技术： 讲解X射线衍射（XRD）在晶体结构分析、相鉴定、织构测定中的作用。 光谱分析技术： 介绍能量色散X射线谱（EDS）、波长色散X射线谱（WDS）、X射线光电子能谱（XPS）等表面成分分析技术，以及拉曼光谱、红外光谱等分子结构分析技术。 力学性能测试： 介绍拉伸试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验等常用的材料力学性能测试方法。 第十一章：计算材料科学与材料基因组计划 第一性原理计算（DFT）： 介绍密度泛函理论在计算材料电子结构、能量、力学性能等方面的应用。 分子动力学模拟（MD）： 阐述分子动力学模拟在研究原子尺度动力学过程，如扩散、相变、断裂等方面的作用。 计算材料设计： 探讨如何利用计算模拟方法预测新材料的性能，加速新材料的研发进程。 材料基因组计划（MGI）： 介绍材料基因组计划的理念、目标与方法，展望其对材料科学研究和产业发展带来的革命性影响。 结语： 《材料科学基础与前沿》旨在为读者构建坚实的理论基础，激发对材料科学的探索兴趣，并为理解和应对未来材料领域的挑战提供指引。通过学习本书，读者将能够更深刻地理解材料的本质，掌握分析和解决材料问题的基本方法，并对材料科学的广阔未来充满信心。本书适用于高等院校材料科学与工程、冶金工程、机械工程、化学工程等相关专业的本科生和研究生，以及从事材料研发、生产、应用等领域的工程技术人员和研究人员。

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这本书的实践指导价值，远超出了其理论深度所能暗示的范围。它不是那种高悬于工厂车间之上的“象牙塔”著作，而是实实在在地为工程师提供了解决实际问题的工具箱。例如，书中对于不同炉型（如井式炉、推杆炉）的加热均匀性分析，以及由此引发的工件内部应力分布预测，给出了非常具体的案例分析。那些表格和流程图简直就是“即插即用”的参考资料，我尝试将书中描述的参数输入到我们车间现有的控制系统中进行模拟比对，发现其预测的冷却曲线与实际测得的数据吻贴合。最让我感到震撼的是，作者在描述淬火介质选择时，不仅列举了水、油、盐浴的性能，还深入分析了不同供应商产品的微观差异对冷却速率的影响，这种对细节的执着，体现了作者深厚的现场经验，绝对不是纸上谈兵可以做到的。这本书让你感觉手里拿着的，是一份凝聚了数十年一线经验的“操作手册”，而非仅仅是一本教科书。

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这本书的结构设计显示出一种罕见的宏大视野。它并非仅仅局限于某一种特定的合金或某一特定工艺流程，而是构建了一个涵盖面极广的知识网络。从基础的晶格结构、晶界迁移，到高级的表面工程、薄膜沉积后的热处理响应，作者总能在大局观中找到切入点，然后深入细节，最后再回归到对整体性能影响的总结。这种“大进小出，小中见大”的编排方式，使得读者在学习具体技术的同时，始终能保持对整个冶金科学领域的整体把握。它教会我的，不仅仅是如何控制碳化物析出，更是如何站在系统层面思考材料在复杂服役环境下的命运。阅读完最后一部分，我感到自己不再是一个只会操作特定设备的技术工人，而是一个有能力设计和优化整个热处理流程的系统工程师，它极大地拓宽了我对材料科学工程应用边界的认知，其知识的覆盖面和理论的深度，实在令人叹服。

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从文学性的角度来审视，这本书的语言组织堪称典范。它采用了一种近乎于“工程散文”的独特文风。虽然主题严肃，但其句式结构却充满了节奏感。长句用来构建复杂的理论体系，短句则用于强调关键的结论和操作要点，这种抑扬顿挫的文字处理，极大地减轻了阅读长篇技术文献带来的疲劳感。我发现，即便是那些涉及复杂数学推导的部分，作者也极力避免了晦涩的术语堆砌，而是致力于用最清晰、最经济的语言来阐述物理图像。这种对清晰度的追求，让这本书的“可读性”达到了一个令人惊讶的高度，完全可以作为科技写作的范本。它没有炫技式的花哨词藻，但字里行间流淌着一种对科学的敬畏与热爱，让你在学习枯燥知识点的同时，也能感受到一种智力上的愉悦，仿佛在与一位学识渊博、表达能力超群的导师进行着高效的对话。

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阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一次严谨的学术探险。作者的叙事风格非常克制而精准，几乎没有一句多余的废话，每一个论述都像是经过了最严格的逻辑筛选。对于那些初次接触热处理理论的读者来说，可能需要一定的耐心去消化那些密集的公式和推导过程，但请相信，一旦你跟上了作者的思维步伐，你会发现其内在的严密性和无可辩驳的美感。特别是在讨论相变动力学的那几章，作者巧妙地运用了类比和反问，将那些抽象的、看不见摸不着的原子层面的移动，描绘得如同宏观世界中的物理现象一样直观。我尤其欣赏其对“经验”与“理论”之间关系的探讨，作者并未将计算机模型奉为圭臬，而是反复强调，任何先进的模拟都必须根植于扎实的物理化学基础之上，这种辩证的视角在当前追求“算法万能”的时代背景下，显得尤为珍贵和清醒。读完这部分内容，我对热处理工艺的理解从“怎么做”上升到了“为什么会这样”，层次感显著提升。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉的盛宴，封面那深邃的墨蓝色调，搭配着烫金的标题字体，立刻就给人一种厚重而专业的历史感。我打开书时，那种纸张特有的、略带韧性的触感，以及油墨散发出的淡淡清香，都让人心头一振。它不像有些教材那样追求花哨的彩色插图，而是选择了更为沉稳的黑白排版，但即便如此，图表的清晰度和逻辑性依然令人称赞。那些复杂的微观结构图，通过精细的线条勾勒出来，即便没有专业的显微镜设备在手，也能大致领会材料内部发生的变化。更值得一提的是，书中的章节划分极其考究，从基础的热力学原理，到具体的冷却速率控制，过渡得自然而然，仿佛是经验丰富的大师在循循善诱，引导你一步步深入到材料科学的殿堂。翻阅过程中，我注意到页边空白处理得恰到好处，既保证了阅读的舒适度，也留出了足够的空间供读者进行批注和思考，这种设计深知读者的需求，体现了出版方对专业读者的尊重。整体而言，这本书在物理呈现上，就定下了它作为一本经典参考书的基调，让人迫不及待想要探究其内在的知识宝库。

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