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出版者:天津大学出版社

作者:李文斌

出品人:

页数:309

译者:

出版时间:2004-1

价格:15.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787561819012

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《现代材料科学基础》 内容简介 本书旨在为理工科本科生、研究生及相关领域的科研工作者提供一套全面、深入的现代材料科学基础知识体系。内容涵盖了从原子结构到宏观性能的各个层面，力求在理论深度与工程应用之间取得精妙的平衡。全书结构清晰，逻辑严谨，旨在培养读者对材料内部机制的深刻理解和解决实际工程问题的能力。 第一章：材料的微观结构与基本概念 本章首先回顾了固体物理学的基本原理，重点介绍晶体结构理论，包括晶格、晶面、晶向的描述方法，如密堆积结构、布拉维晶格、晶胞等概念的详细阐述。随后深入探讨了缺陷理论，这是理解材料性能的关键。我们详细分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错，包括刃型、螺型及混合型位错）的几何特征、应力场以及其在塑性形变中的核心作用。表面与界面缺陷，如晶界、孪晶界等的结构与能垒也被系统介绍。本章通过丰富的实例说明微观结构如何决定材料的基本性质。 第二章：晶体生长与相变动力学 材料的性能与其制备历史密切相关。本章聚焦于材料生长过程中的热力学与动力学原理。首先，阐述了相图的构建与解读，包括单组元、二元及简单三元系统的相平衡条件（如吉布斯相律的应用）。重点分析了扩散理论，如菲克定律及其在固态反应中的应用。随后，详细讨论了相变动力学，特别是形核与长大理论。拉普拉斯-汤姆逊效应、冷却曲线分析、非等温转变（如TTT和CCT图）的绘制与应用成为本章的核心内容，为后续材料加工工艺的理解奠定坚实基础。 第三章：金属材料 金属材料是工程应用中最广泛的一类。本章从结构角度切入，首先深入分析了纯金属和合金的晶体结构特点及其对力学性能的影响。重点讨论了纯金属的加工硬化机制、再结晶行为和晶粒尺寸对强度的影响（Hall-Petch关系）。随后，系统阐述了合金化原理，特别是固溶强化、沉淀强化（时效硬化机制的微观解释）。针对铁碳合金体系，详细解析了奥氏体分解过程、珠光体、贝氏体、马氏体的形成机制、结构特点及性能差异，并阐述了不同热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对最终组织和性能的精确调控。本章还涵盖了常见非铁金属合金（如铝合金、铜合金）的主要类型和应用。 第四章：陶瓷材料 陶瓷材料以其优异的耐高温、耐腐蚀和电学、光学特性著称。本章首先分类介绍了结构陶瓷和功能陶瓷的代表性化合物，强调了离子键和共价键在决定陶瓷高硬度和脆性中的作用。重点分析了陶瓷的晶体化学原理，包括路易斯酸碱理论在稳定结构中的应用，以及晶格点电荷平衡的必要性。深入探讨了陶瓷的烧结过程——从粉末到致密体的转变机制，包括扩散机制、粘滞流动等。同时，详细剖析了陶瓷的断裂机制，如微裂纹的萌生与扩展，以及增韧技术（如纤维增强、引入韧性相）的原理。 第五章：高分子材料 高分子材料因其轻质、易加工和独特的弹性形变能力而日益重要。本章从分子链结构入手，阐述了聚合物的分子量分布、拓扑结构（线性、支化、交联）对宏观性能的决定性影响。详细介绍了聚合物的热力学行为，如玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的测量与表征，以及不同温度下粘弹性行为的力学模型（如开尔文-麦克斯韦模型）。本章系统梳理了高分子材料的加工成型方法，如挤出、注射成型，并探讨了结晶度、取向度对机械性能（拉伸强度、模量）的调控机制。 第六章：复合材料 复合材料是将两种或多种不同材料结合以获得单一材料无法比拟的综合性能的工程材料。本章首先确立了复合材料的分类体系，主要关注纤维增强复合材料（FRP）和颗粒增强复合材料。系统推导了基于“混合律”的宏观力学性能预测模型，特别是对各向异性特性的分析。重点讲解了界面在复合材料性能传递中的关键作用，包括界面结合强度、界面能对整体强度的影响。针对不同基体（金属基、陶瓷基、聚合物基）的增强机制进行了对比分析，并展望了智能复合材料的发展方向。 第七章：功能材料导论 本章面向新兴材料领域，介绍了电子、光学和磁学功能材料的基本原理。在电学方面，详细解释了半导体的能带理论、载流子输运机制及其掺杂对导电性的影响，并简要介绍了超导体的基本现象。在光学方面，阐述了光的吸收、发射、散射机制，并以发光二极管（LED）和光伏电池的材料基础为例进行说明。在磁学方面，区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性的微观起源，并介绍了磁畴、磁滞回线等核心概念。 第八章：材料的表征技术 材料科学研究离不开精确的表征手段。本章对当前主流的材料分析技术进行了系统介绍。重点阐述了结构表征（X射线衍射XRD、透射电子显微镜TEM/SEM）的成像原理、数据解析方法及局限性。着重讲解了成分分析（能谱EDS、X射线光电子能谱XPS）如何揭示元素分布和化学态。此外，还介绍了热分析（DSC、TGA）、力学性能测试（拉伸、冲击、疲劳、蠕变）的标准方法及其数据解释的工程意义。 全书配有大量来自前沿研究的实例和思考题，旨在激发读者的批判性思维和创新能力，为后续深入学习和实际工程应用打下坚实的基础。

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我一直认为，好的学习资料不仅要传授知识，更要激发学习的兴趣和动力。《物理化学习题解析》如果能在这方面做到，那将是一本非常有价值的书。我希望它不仅能解决我做题时的困惑，更能让我感受到物理和化学的魅力。比如，在解析一些经典的物理实验或者化学反应时，我希望它能加入一些历史背景或者实际应用案例，让我明白这些知识是如何发展而来，以及在现实生活中扮演着怎样的角色。我希望它能展示出，那些看似枯燥的公式和理论，背后蕴含着多么精妙的自然规律。对于一些具有挑战性的题目，我期待它能提供多种解题思路，并且分析每种思路的优劣，让我能够从中学习到不同的思维方式，培养解决问题的灵活性。如果这本书能够让我在解题的过程中，不仅仅是完成一项任务，更是享受探索的过程，那它就真正达到了我的期望。

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我是一个注重细节的学习者，对于那些看似微小但可能影响结果的因素，我希望能够得到充分的关注。《物理化学习题解析》如果能在这一点上做到，那将是它最大的亮点。我希望它在解析题目时，能够详细说明每一个公式和定理的应用前提，以及在应用过程中可能出现的各种“陷阱”和注意事项。例如，在处理涉及相对论效应的物理题目时，我希望它能清晰地说明在什么速度范围内，相对论效应才变得显著，以及在低速情况下，经典力学是如何近似地适用于这些情况的。在化学方面，对于一些反应速率的计算，我希望它能详细解释催化剂是如何影响活化能的，以及在不同催化剂的作用下，反应路径可能发生怎样的改变。我期待这本书能让我明白，严谨的科学态度，就是从每一个细节入手，确保解题的准确性和可靠性。

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我一直相信，学习知识的过程，是不断挑战和超越自我的过程。《物理化学习题解析》如果能帮助我实现这一目标，那将是我最看重的地方。我希望它提供的题目不仅仅是重复课本上的内容，而是能够有所创新和拓展，能够真正地考察我是否真正掌握了知识的精髓。同时，我希望它的解析能够足够详尽，不仅仅是给出答案，更能详细解释每一个步骤背后的原理和逻辑。例如，在处理涉及到能量传递的物理问题时，我希望它能详细说明能量是如何在不同形式之间转化的，以及在这个转化过程中遵循哪些守恒定律。在化学方面，如果题目涉及复杂的有机合成路线，我希望它能清晰地展示出每一步反应的机理，以及影响反应产率的关键因素。我期待这本书能够让我感受到学习的挑战性，并且在克服这些挑战后，获得成就感。

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我是一个对事物原理刨根问底的人，即使是学习过程中的一个小小的练习题，我也希望能够彻底弄懂其背后的逻辑。《物理化学习题解析》如果能满足我这样的需求，那将是一本我愿意反复翻阅的宝藏。我尤其看重其在解题过程中对“为什么”的解释，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。比如，在分析一个化学反应速率问题时，我希望它能深入解释为什么某个反应物浓度会影响反应速率，而另一个反应物浓度则影响不大，并且解释清楚其中的微观机理，例如活化能、碰撞理论等。在物理方面，如果一道题目涉及能量守恒或动量守恒，我希望它不仅能应用这些定律，更能阐释这些定律是如何在此特定情境下被体现出来的，以及在应用时需要注意哪些前提条件。我期待这本书能够给我一种“豁然开朗”的感觉，让我明白每一个解题步骤都是有其深刻道理的，而不是机械的符号游戏。

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在我看来，物理和化学的学习，最终是要回归到对世界的理解和解释。《物理化学习题解析》如果能帮助我实现这一目的，那将是一本非常有意义的书。我希望它所解析的题目，不仅仅是抽象的数学计算，更能联系到实际的物理现象或化学过程。例如，在解析力学题目时，我希望它能让我联想到日常生活中的运动场景；在解析热力学题目时，我希望它能让我理解到为什么会有温室效应或者制冷效果。我期待这本书能够提供一些“举一反三”的启发，让我明白一个解题方法或一个原理，可以在哪些不同的情境下得到应用。我希望通过这本书，我不仅仅是学会了解题，更能对物理和化学在现实世界中的应用有更深的认识和体会。

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拿到这本《物理化学习题解析》的时候，我心里是既期待又忐忑。期待是因为之前接触过一些物理和化学相关的学习资料，总觉得它们在理论讲解方面虽然深入浅出，但在实际练习和解题思路的引导上，总感觉缺少那么一点“点睛之笔”。很多时候，看着书本上那些严谨的公式和复杂的推导，我能理解其逻辑，但一旦遇到变体题或者需要融会贯通的题目时，就容易卡壳，不知道该从何下手。化学更是如此，各种反应机理、平衡常数、热力学参数，这些概念本身就抽象，一旦融入到具体的计算和实验设计中，更是让人头晕。我尤其希望这本书能在解题步骤上给予更细致的拆解，不仅仅是给出最终答案，更重要的是展示“如何一步步走到答案”的过程，比如，在遇到一个需要多步推理才能解决的化学动力学问题时，这本书是否能清晰地展示出如何根据题目信息一步步识别关键变量，如何选择合适的公式，以及在应用公式时需要注意的那些隐藏的条件和边界。我希望它能像一位经验丰富的老师，在课堂上不厌其烦地为你讲解每一个关键点，让你真正理解题目的本质，而不是仅仅记住解题套路。

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对于我来说，学习物理和化学，最大的挑战往往不在于理解那些抽象的概念，而在于如何将这些概念有效地转化为解决实际问题的能力。教材里的公式推导固然重要，但更多的时候，我们面临的是将这些公式“活学活用”的考验。《物理化学习题解析》如果能在这方面有所突破，那将是极大的福音。我特别关注的是它在题目类型的覆盖度上是否足够广泛，是否能囊括我们课堂上遇到的各种难点和疑点。比如，在电化学领域，有很多涉及电极反应、电池电动势计算的题目，其中常常会涉及到平衡和非平衡态的分析，我希望这本书能在这类题目上给出足够详细的解析，帮助我理解不同条件下电动势的变化规律，以及如何准确运用能斯特方程。又比如，在流体力学或固体物理的范畴内，一些与物性相关的计算题，可能需要结合多种物理概念才能求解，我期待这本书能够提供一些“拐点式”的解题思路，即在遇到瓶颈时，如何通过切换视角或引入新的物理量来突破。

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我一直觉得，学习物理和化学，就像是在探索一个充满奥秘的微观世界，而解题，则是打开这个世界大门的钥匙。很多时候，教材上的理论知识就像是理论地图，虽然描绘了世界的轮廓，但如果没有实际的路径指引，我们很难真正地“走进去”。我希望《物理化学习题解析》能够成为这样的路径指引，它不仅仅是提供一道题的解法，更重要的是，它能剖析出这道题背后的物理或化学原理，以及这些原理在实际解题过程中的应用方式。例如，在处理一个与热力学相关的题目时，我希望它能解释为什么会选择某个特定的熵变计算公式，而不是仅仅代入数值。又比如，在涉及量子力学概念的物理题目中，我希望它能帮助我理解为什么波函数具有特定的性质，以及这些性质如何影响了最终的计算结果。我希望这本书能让我明白，每一次成功的解题，都是对知识的深化和应用，而不是孤立的记忆。我渴望这本书能够帮我建立起一个更扎实的知识体系，让我在面对各种复杂的问题时，都能有一种“我能搞定”的信心，而不是望而却步。

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我是一名对物理和化学充满好奇的学习者，但有时会因为解题思路的阻塞而感到沮丧。《物理化学习题解析》如果能为我提供清晰的指引，那将是莫大的帮助。我特别希望在遇到一些复杂的综合性题目时，它能像一位经验丰富的向导，为我梳理出清晰的解题脉络。例如，一个涉及力学和热力学的综合应用题，我希望它能首先帮助我识别出题目中的关键物理量，然后指导我如何根据这些量选择合适的物理模型，并最终推导出正确的解题方程。在化学方面，一些多步反应的机理分析或者复杂的配位化学计算，我希望它能提供详细的步骤分解，并且对每一个关键步骤的化学原理进行深入的阐释。我期待这本书能让我明白，即使是再复杂的题目，只要掌握了正确的解题方法和清晰的逻辑思路，也并非不可攻克。

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我在学习物理和化学的过程中，经常会遇到一些“卡点”，就是明明觉得道理懂了，但一到具体做题，就不知道该如何下手。《物理化学习题解析》如果能有效地解决我这些“卡点”，那将是它最大的价值所在。我希望它在解析题目时，能够着重于提供一些“通用的解题策略”，而不是仅仅针对个别题目的解法。例如，在遇到需要进行单位换算或者量纲分析的题目时，我希望它能给出清晰的指导，让我明白如何避免常见的错误。在化学反应的平衡问题上，我希望它能指导我如何快速判断反应进行的程度，以及如何利用平衡常数来预测产物的生成量。我更希望它能教会我一些“审题技巧”，即如何从题目描述中提取出关键信息，并将其转化为数学模型或化学关系式。

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