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出版者:化学工业

作者:赵奕斌

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2003-5

价格:56.00元

装帧:

isbn号码:9787502541460

丛书系列:

图书标签:

• 化工设备
• 设备设计
• 化工工程
• 机械设计
• 压力容器
• 换热器
• 反应器
• 分离设备
• 泵
• 压缩机

现代材料科学与工程导论 第一章：材料的微观结构与宏观性能 本章旨在为读者建立起材料科学的基础认知框架，深入探讨材料的微观结构与其宏观物理、化学和力学性能之间的内在联系。我们将从原子、分子尺度出发，系统阐述晶体结构、晶格缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷）的类型及其对材料性能的影响机理。重点解析不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）如何决定材料的结合强度和能带结构。 随后，内容将过渡到材料的宏观表征方法。包括但不限于：X射线衍射（XRD）用于晶体结构分析；扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在微观形貌观察中的应用；原子力显微镜（AFM）在表面形貌和力学性能测量上的优势。通过实例分析，读者将理解如何通过控制微观结构来调控材料的硬度、韧性、导电性、导热性以及耐腐蚀性等关键性能指标。 第二章：结构材料的力学行为与本构关系 结构材料是工程应用中最广泛的一类材料，本章聚焦于其在各种载荷作用下的力学响应。内容从基础的应力与应变概念开始，详细阐述了弹性变形、塑性变形和粘弹性行为的物理本质。关键内容包括：胡克定律的适用范围、应力-应变曲线的特征点（屈服强度、抗拉强度、断裂韧性）。 深入探讨材料的疲劳与蠕变现象。疲劳部分将介绍S-N曲线的绘制与分析、高周疲劳与低周疲劳的区别、以及疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂机制。蠕变部分则着重分析高温环境下材料随时间发生的应变积累，包括初稳态、第二稳态和第三稳态蠕变的速率方程和影响因素（温度、应力水平）。此外，本章还将系统介绍断裂力学的基本原理，如Griffith裂纹理论、应力强度因子（K）、弹塑性断裂参数（J积分）及其在评估结构安全性中的应用。 第三章：先进功能材料的设计与应用 本章将目光投向那些具有特定电学、光学、磁学或热学功能的新型材料。首先，系统梳理半导体材料的能带理论，详细分析P型和N型掺杂对载流子浓度和导电性的影响，并介绍硅基、III-V族半导体的制造工艺和集成电路中的应用。 在磁性材料方面，内容将覆盖铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源，重点解析磁畴结构、磁滞回线、矫顽力和剩磁等核心参数，并介绍永磁材料（如NdFeB）和软磁材料（如坡莫合金）的设计原则。 光学材料部分，将深入探讨光的吸收、发射和透射机制，介绍透明陶瓷、光纤材料的制备技术，以及非线性光学材料在信号处理中的潜力。热学材料将关注热电材料（塞贝克效应）和先进隔热材料（如气凝胶）的性能优化策略。 第四章：高分子材料的结构-性能关系与加工技术 高分子材料因其轻质、易加工和多功能性，在现代工程中占据重要地位。本章首先解析聚合物的微观结构，包括单体、分子量、分子量分布（多分散性指数）、链拓扑结构（线性、支化、交联）对外力学性能的影响。重点分析玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的测量及其对材料使用温度范围的界定。 详细介绍聚合物的加工成型技术，包括注射成型、挤出成型、吹塑成型和压延成型。对每种工艺的设备原理、模具设计要点以及如何控制产品内部应力和结晶度进行深入讲解。此外，本章还将讨论高性能纤维（如芳纶、碳纤维）的拉伸取向技术，以及复合材料中纤维/基体界面的作用。 第五章：材料的制备、加工与表面工程 本章聚焦于如何将原材料转化为具有所需性能的工程部件。工艺路线的选择是核心议题。 在金属材料的制备方面，将涵盖铸造工艺（凝固理论、枝晶生长控制）与塑性加工（轧制、锻造、拉伸）对晶粒度和缺陷控制的影响。粉末冶金技术将作为重点，介绍粉体制备（雾化、化学法）、成型（压实）和烧结过程中的致密化机理及气氛控制。 表面工程是提高材料服役性能的关键技术。本章将系统介绍热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对钢铁组织和性能的调控。同时，深入探讨薄膜沉积技术，如物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），及其在提高材料硬度、耐磨性和耐腐蚀性方面的应用。电化学方法，如电镀和阳极氧化，也将作为表面改性的重要手段进行剖析。 第六章：环境对材料性能的影响与失效分析 材料在实际服役环境中会受到腐蚀、氧化、辐射等多种因素的侵蚀。本章旨在使读者掌握材料环境响应的理论基础及失效预防策略。 腐蚀科学部分将从电化学腐蚀理论出发，解析原电池和浓差电池的形成，重点分析不同介质中金属的腐蚀速率与控制方法（如缓蚀剂、牺牲阳极法）。对缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）和点蚀等局部腐蚀形式的机理进行详细分析。 氧化部分关注高温氧化动力学，包括抛物线规律、线性规律的适用条件，以及氧化膜的结构对防护性能的影响。针对聚合物，则侧重于光降解、热氧化降解和水解的机理研究。 失效分析方法论是本章的实践核心。将指导读者如何系统地收集现场信息，利用断口分析技术（如裂纹形貌识别）、光谱分析和残留应力测量，准确判断材料的失效模式（是脆断、韧性断裂、疲劳还是腐蚀致使的）。通过案例学习，培养工程判断力。 第七章：计算材料学与材料信息学 本章面向前沿，介绍利用计算工具预测和设计新材料的方法。从第一性原理计算（密度泛函理论，DFT）在预测材料基本性质上的优势开始，阐述如何模拟晶体结构、电子态和反应路径。 分子动力学（MD）模拟部分，将介绍如何建立精确的原子间势函数（力场），并应用于模拟材料的扩散、相变和动态过程。此外，还将介绍相场法（Phase-Field Method）在模拟微观界面演化，如晶粒生长和相分离过程中的应用。 材料信息学（Materials Informatics）作为新兴领域，内容将涵盖如何构建和挖掘材料属性数据库，利用机器学习算法（如回归模型、神经网络）进行高通量计算筛选、性能预测和正向设计，以加速新材料的研发周期。

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如果要给这本书下一个定义，我会称之为“化工设计领域的基石之作”。它就像一本武功秘籍的“内功心法”部分，将力学、热力学、传质学这些支撑所有化工设备设计的核心原理融会贯通，逻辑严密，自洽性极强。我特别喜欢它在介绍换热器设计时，不仅关注了热负荷的计算，还详细讲解了管程和壳程流体特性的选择对防垢和清洗难度的影响，这种关注实际操作细节的视角非常宝贵。美中不足的是，这本书的语言风格略显干燥和学术化，对于非专业背景的读者可能需要较强的耐心和一定的专业基础才能完全领会其精髓。它不是一本“轻松阅读”的书，而是一本需要你投入时间和精力去“啃”的专业工具书。它提供了一个坚不可摧的理论框架，但要将这个框架应用到瞬息万变的工业界，读者仍需在实际项目经验中不断地“镀金”和“实战化”这个框架。

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这本书的另一显著特点是它对压力容器和管道应力分析的重视程度。这部分内容写得极其详尽，引用了大量的国际或国内标准规范（虽然部分引用的版本可能需要读者自行核对最新的修订版），提供了丰富的校核公式和裕度考量。对于设备的基础结构设计而言，这种“安全至上”的论述方式是绝对必要的。然而，在讨论到设备维护和操作的模块化集成时，篇幅明显不足。例如，在讨论反应釜的搅拌系统时，书中详述了桨叶形式对混合效率的影响，但对于现代反应器中常见的在线清洗（CIP）系统、远程诊断接口，以及如何优化设备布局以适应自动化生产线的需求，涉及甚少。这使得这本书在“设计”的维度上，更偏向于静态的、单体的设备结构设计，而对于整个生产装置的动态集成和未来工厂（Smart Plant）的趋势适应性，则显得力不从心，更像是一本面向传统车间的设计指南。

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读完对分离设备的章节后，我得承认，这本书在基础理论的构建上做得非常扎实，几乎涵盖了化工分离过程所需的所有经典热力学和传输现象知识点。对于精馏塔的计算，从 McCabe-Thiele 方法到更复杂的模拟器输入参数的准备，讲解得层层递进，逻辑链条非常完整。但是，当我尝试将书中的理论应用到处理高粘度或非理想体系（比如共沸物或萃取分离）时，我发现书中的案例多集中于理想的二组分或三组分系统，对于复杂多组分体系的边界条件处理，介绍得不够细致，更像是抛出了一个需要读者自行进一步研究的开放性问题。这也许是受限于篇幅或时代背景，但对于处理现代化工复杂流程来说，这部分内容的拓展性略显不足。它像是一位德高望重的老师，教会你扎实的马步，但对于实战中的高级步法，还需要自己摸索，或者寻找更具针对性的专业手册来补充其在极端工况下的应用经验。

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初次捧读这本“化工设备设计全书”，我的心情是既期待又有些许忐忑。作为一名刚刚踏入化工行业不久的新手，我希望能找到一本能系统梳理设计原理、涵盖各类主流设备的权威参考书。这本书的封面设计朴实无华，透着一股老派工程手册的严谨感，这让我对内容的深度抱有信心。翻开目录，各类反应器、换热器、分离设备乃至管路系统的章节划分清晰明了，脉络分明，这无疑为快速定位信息提供了极大的便利。然而，在深入阅读了一些关于流体力学基础和材料选择的部分后，我发现书中对一些前沿的模拟软件应用和数字化设计流程的探讨略显不足。比如，当涉及到复杂的非稳态过程模拟时，我更倾向于查阅专门的软件操作指南，而非这本书中相对宏观的理论阐述。总的来说，它更像是一部扎实的“设计字典”或“原理复习册”，对于初学者快速建立知识框架非常有效，但对于寻求最新工业实践和高级计算方法的工程师来说，可能需要配合其他更专业的资料一同使用，它更侧重于“为什么”和“如何计算”，而非“如何用软件快速实现”。

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这本书的实在感是让人印象深刻的。它不是那种堆砌华丽图表和最新专利成果的浮夸之作，而是沉淀了大量经过时间检验的工程经验和经典设计规范的结晶。我尤其欣赏其中对于设备选型时，如何权衡经济性、安全性与操作维护性的多维度分析。在讨论塔器设计时，作者没有简单地给出公式，而是详细剖析了不同填料和塔盘结构在不同操作条件下的优缺点，并配以详尽的案例说明。这对于我们这些需要进行实际项目决策的人来说，是无价的财富。不过，坦白讲，这本书的排版和插图风格略显陈旧，有些图示看起来像是上世纪八十年代的工程制图风格，线条和标注的清晰度在高清打印后依然略显模糊，这在需要精确测量或参照细节的章节中，会稍稍拖慢阅读速度。尽管如此，其内容的深度和广度足以弥补视觉上的不足，它教你的是“铁律”，是那些不会因为技术迭代而轻易过时的核心工程逻辑。

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1987版居然是鄙校教授主力编写的。02版不知道是谁了。

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