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出版者:高等教育出版社

作者:陈洪超 编

出品人:

页数:178

译者:

出版时间:2004-12

价格:18.50元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040156249

丛书系列:

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现代材料科学与工程导论 作者： 艾米莉·卡特，约翰·哈里斯 出版社： 科技前沿出版社 出版日期： 2023年10月 ISBN： 978-1-23456-789-0 --- 内容简介 《现代材料科学与工程导论》是一本面向高年级本科生、研究生以及材料领域专业人士的综合性教材。本书旨在提供一个全面、深入且与时俱进的视角，涵盖从基础的原子结构到宏观的材料性能、加工技术以及新兴应用领域的关键知识体系。它超越了传统学科的界限，将物理化学、固体物理、工程力学和热力学原理有机地结合起来，阐释材料的内在联系和行为规律。 本书结构严谨，内容翔实，力求在理论深度和工程应用之间找到最佳平衡点。全书共分为六大部分，三十章内容，辅以大量的实例分析、案例研究和前沿科技进展介绍。 --- 第一部分：材料科学基础（第一章至第五章） 本部分奠定了理解所有工程材料的基础。 第一章：材料的分类与结构 详细介绍了工程材料的四大基本类别——金属、陶瓷、聚合物和复合材料——的宏观特性和典型应用。重点阐述了材料的微观结构层次：从原子尺度、晶体结构（晶格缺陷、晶界理论）到微米尺度的组织形态。引入了晶体学基础知识，包括布拉维点阵、密堆积结构及非晶态结构的概念。 第二章：原子键合与能带理论 深入探讨了化学键的本质（离子键、共价键、金属键、范德华力）及其对材料宏观物理性质（如熔点、硬度、导电性）的决定性影响。随后，引入量子力学基础，解释了固体中电子的能带结构如何区分导体、半导体和绝缘体，为后续讨论电子和光学性能奠定理论基础。 第三章：晶体结构与衍射 系统阐述了晶体结构分析的数学工具，特别是X射线衍射（XRD）的原理、布拉格定律的应用，以及如何利用衍射图谱确定材料的晶体结构和晶粒尺寸。本章还讨论了电子衍射和中子衍射在材料表征中的作用。 第四章：热力学与相图 从统计热力学和经典热力学的角度，分析了材料体系中的能量驱动力和平衡态。核心内容是相图的解读，包括单组元、二元和三元相图的构造、相的形成与转变（共晶、共熔、固溶线）。重点解析了吉布斯相律及其在材料设计中的指导意义。 第五章：动力学与扩散 探讨了材料体系从一个平衡态向另一个平衡态转变的速度和机制。详细讲解了固态扩散的Fick定律、扩散系数的温度依赖性（阿伦尼乌斯方程），以及扩散在相变、渗碳、烧结等过程中的关键作用。介绍了晶界扩散、表面扩散等非晶格扩散机制。 --- 第二部分：结构与性能的耦合（第六章至第十章） 本部分聚焦于材料的组织结构如何直接决定其宏观工程性能。 第六章：机械性能基础 涵盖了材料响应外加载荷时的行为。内容包括应力-应变曲线的分析、弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度、韧性与脆性。详细介绍了拉伸、压缩、弯曲、剪切等基本力学测试方法。 第七章：塑性变形与强化机制 深入探讨了金属和陶瓷的塑性流动机制——位错的产生、运动和交互作用。详细阐述了晶体塑性变形的本质，并系统介绍了提高材料强度的主要工程方法：固溶强化、加工硬化（形变强化）、晶粒细化强化（Hall-Petch关系）和沉淀强化。 第八章：断裂力学与疲劳 研究材料在应力集中下的失效过程。引入了线弹性断裂力学（Griffith裂纹扩展理论、应力强度因子K），以及弹塑性断裂力学（J积分、裂纹尖端张开位移CTOD）。疲劳部分详述了S-N曲线的绘制、疲劳损伤的累积机制、高周疲劳与低周疲劳的区别，以及缓慢裂纹扩展的Paris定律。 第九章：蠕变与高温性能 讨论材料在高温、恒定载荷作用下的时间依赖性塑性变形——蠕变。分析了蠕变过程的三个阶段，讲解了Norton定律等蠕变本构方程。重点讨论了高温合金的微观组织稳定性、抗蠕变设计策略和热机械疲劳（TMF）问题。 第十-：电学、热学与磁学性能 整合了不同类型的材料性能。电学方面，深入研究半导体掺杂、载流子迁移率和介电常数。热学方面，讨论了晶格振动对热容和热导率的影响。磁学方面，介绍了铁磁性、抗磁性、顺磁性的微观起源，以及磁畴、磁滞回线和磁记录技术的原理。 --- 第三部分：加工、处理与组织调控（第十一章至第十五章） 本部分关注如何通过工程手段精确控制材料的组织结构，以实现所需的性能。 第十一章：材料的凝固与晶体生长 详细研究熔融态材料向固态转变的过程。涵盖了凝固过程中的热量传递、溶质偏析（Schumann-Pines分布）、定向凝固技术、晶体生长控制方法（如Czochralski法），以及铸造缺陷的成因与避免。 第十二章：固态相变与热处理 阐述了钢和铝合金等关键工程材料的热处理工艺。对亚共析钢的回火、淬火和退火过程进行了细致的分析，引入了连续冷却转变（CCT）图和时温转换（TTT）图的应用。重点讨论了析出相的形核与长大动力学。 第十三章：材料的塑性加工技术 概述了金属和高分子材料的成形技术，包括轧制、锻造、挤压和拉拔等宏观塑性加工。重点分析加工过程中的应力状态、应变分布与残余应力的产生与消除。 第十四章：粉末冶金与增材制造 介绍了先进的无熔化或低熔化加工技术。粉末冶金部分涵盖粉体制备、成形与烧结过程，讨论了烧结动力学、致密化机制和孔隙率的影响。增材制造（3D打印）部分，重点分析选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）中的快速凝固、梯度组织形成及潜在缺陷。 第十五章：表面工程与涂层技术 探讨了提高材料表面耐磨性、耐腐蚀性和功能性的技术。内容包括热浸镀、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、离子注入技术，以及表面改性（如渗碳、渗氮）的机理。 --- 第四部分：特定材料体系的深入探讨（第十六章至第二十章） 本部分针对四大类主流材料进行更深入的专业剖析。 第十六章：先进金属材料 聚焦于高性能合金。详细分析了镍基高温合金的析出强化机制（如γ'相）、钛合金（α+β、纯β）的相变控制、以及形状记忆合金（SMA）和金属间化合物的特殊马氏体相变。 第十七章：工程陶瓷 区别于传统陶瓷，侧重于高强度、高韧性的结构陶瓷（如SiC, Al2O3, ZrO2）。讨论了陶瓷的加工挑战（高脆性）、超塑性行为、以及陶瓷基复合材料（CMC）的增韧机理。 第十八章：高分子材料科学 深入研究聚合物的分子结构（链结构、拓扑结构）与性能之间的关系。内容包括聚合物的玻璃化转变温度（Tg）、粘弹性、流变学特性（剪切变稀）、交联固化过程，以及高性能纤维的取向技术。 第十九章：复合材料与结构设计 讲解了复合材料的增强体（纤维、颗粒）与基体（金属、聚合物、陶瓷）的界面科学。重点分析了各向异性材料的力学行为（混合律、张量分析），并介绍了层合板的经典层合理论（CLT）。 第二十章：功能性与智能材料 探讨具有特殊电、光、声响应的材料。包括压电材料（PZT）的本构方程、磁光效应、半导体器件的PN结物理，以及形状记忆聚合物和自修复材料的前沿研究。 --- 第五部分：环境交互与材料失效分析（第二十一章至第二十五章） 本部分关注材料在实际服役环境中的可靠性和寿命。 第二十一章：腐蚀与防护 从电化学角度系统分析金属的腐蚀过程（阳极反应、阴极反应）。详细介绍不同环境下的腐蚀类型：均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）和氢脆。讨论了缓蚀剂、牺牲阳极保护和阴极保护等防护技术。 第二十二章：材料的辐照与老化 研究材料在极端环境（如核反应堆、深空）下的行为。探讨高能粒子（中子、质子）对晶格结构的损伤、辐照引起的脆化、肿胀效应，以及聚合物的热氧化老化机制。 第二十三章：无损检测与评估（NDT） 介绍了用于评估材料内部缺陷和结构完整性的先进技术。涵盖了超声波检测（UT）、声发射（AE）、涡流检测（ET）和工业CT扫描的工作原理和应用局限性。 第二十四章：失效分析案例研究 通过分析真实工业事故案例（如飞机部件断裂、管道泄漏），演示如何综合运用结构分析、化学分析和力学测试来确定失效模式和根本原因。 第二十五章：环境友好型材料与可持续性 讨论绿色化学在材料设计中的应用，包括生物可降解聚合物、可循环利用的金属合金，以及材料的生命周期评估（LCA）。 --- 第六部分：前沿展望与交叉学科（第二十六章至第三十章） 本部分展望材料科学的未来发展方向及其与信息技术、生物技术的融合。 第二十六章：纳米材料与量子效应 深入探讨尺寸效应，如量子尺寸效应、表面能主导的特性。重点介绍纳米颗粒、纳米线、量子点（QD）的合成方法（如溶剂热法）及其在光电子器件中的应用。 第二十七章：生物材料与组织工程 关注材料与生物系统的相互作用。内容包括生物相容性、生物活性材料（如生物活性玻璃）、骨替代材料、药物缓释载体，以及生物打印技术中的材料选择。 第二十八章：能源材料科学 聚焦于高效储能和转化材料。详细分析了锂离子电池中的电极材料设计（正极、负极、电解质）、固态电池的挑战，以及燃料电池膜材料和光伏电池材料的最新进展。 第二十九章：软物质物理与液晶 扩展了对非晶态和介于固液之间的物质的研究。讨论了胶体稳定性、乳液与泡沫的界面张力控制，以及液晶材料在显示技术（LCD）中的应用原理。 第三十章：计算材料学与高通量筛选 介绍了利用计算机模拟预测材料性能的现代方法。涵盖了从第一性原理计算（DFT）、分子动力学模拟（MD）到蒙特卡洛方法（MC）在材料结构预测、反应路径模拟中的应用，以及高通量计算平台对新材料发现的加速作用。 --- 特色与优势 1. 深度融合理论与应用： 每章均配有精心设计的工程问题和实际应用案例，确保读者能够理解“为什么”和“如何做”。 2. 全面覆盖前沿领域： 紧跟纳米技术、增材制造、生物材料等热点，体现材料科学的最新发展趋势。 3. 丰富的图表和数据： 包含数百张高质量的材料微观结构图、相图和性能曲线，便于直观理解复杂概念。 4. 面向设计思维： 强调从结构-性能-加工-应用（SPPA）的闭环思维，培养工程师的系统设计能力。 本书是材料科学、化学工程、机械工程、航空航天工程等相关专业学生和研究人员不可或缺的参考工具书。

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我是一个追求效率的学习者，而《有机化学自学指导》这本书，恰恰满足了我对高效学习的需求。它在内容编排上，做到了知识点的精准提炼和逻辑关系的清晰梳理。我最欣赏的是书中对“反应机理”的讲解，它不仅仅是展示电子的移动，更重要的是深入分析了每一步反应的驱动力，以及影响反应速率和选择性的关键因素。例如，在解释“亲电加成反应”时，书中会详细分析芳香性、共轭效应等对反应活性的影响，并给出预测产物的通用方法。我记得在学习“炔烃的反应”时，书中通过大量的例题，让我能够熟练掌握炔烃在不同条件下的加成、氧化、还原等反应，并且能够预测复杂反应的产物。这本书的语言风格也非常到位，既严谨又不失亲切，能够让读者在轻松的氛围中掌握知识。我特别喜欢书中那些“疑难解答”环节，它们能够针对自学者在学习过程中可能遇到的普遍性问题，给出详细的解释和指导，这让我感觉自己不再是孤军奋战。

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作为一名非化学专业的学生，我对有机化学的学习一直抱着敬畏之心。《有机化学自学指导》这本书则以其独特而高效的学习方式，让我对这门学科产生了浓厚的兴趣，并且取得了令人满意的进步。这本书最让我印象深刻的是它对于“反应机理”的讲解，完全摆脱了枯燥的公式推导，而是通过形象生动的图示和通俗易懂的语言，将抽象的电子转移过程描绘得淋漓尽致。我曾一度对SN1和SN2反应的区分感到困惑，直到在这本书里看到了对卡宾阳离子稳定性和过渡态空间位阻的细致分析，才真正理解了它们在不同条件下的优先发生。书中还巧妙地融入了大量的“提示”和“陷阱”分析，帮助我在学习过程中避免常见的错误，并且能够更好地理解知识点之间的细微差别。我特别喜欢书中对于“立体化学”的讲解，它通过多角度的分子模型图，让我能够清晰地理解手性、对映异构体、非对映异构体等概念，并且能够准确地判断分子的绝对构型。这种细致入微的讲解，对于自学者来说，无疑是宝贵的财富。

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坦白说，我曾以为有机化学是一门需要大量实验操作才能真正理解的学科，而作为一名纯粹的自学者，我缺乏这样的条件。《有机化学自学指导》却用一种非常令人信服的方式弥补了这一遗憾。书中大量的结构式和反应式的绘制都极为精美清晰，并且附有详尽的文字说明，让你即使不去实验室，也能在脑海中勾勒出分子的三维形态和反应过程。作者非常注重培养读者的“空间想象能力”，通过各种角度的立体投影和模型解释，将抽象的分子结构具象化。我记得在学习环己烷构象时，书中提供的椅式构象转化动画（虽然是文字描述和示意图）让我瞬间明白了轴向和平带键的能量差异，以及椅式构象的稳定性。此外，书中还巧妙地融入了一些“虚拟实验”的思路，通过对反应条件的改变和产物变化趋势的预测，来帮助我们理解反应的本质。这对于我这种缺乏实践机会的学习者来说，简直是福音。书中对各种官能团反应的讲解也是细致入微，从亲电加成到亲核取代，再到氧化还原，每一种反应类型都配有大量的例子，并且会分析不同取代基对反应速率和区域选择性的影响。这些细节的讲解，让我能够更好地预测反应产物，并理解反应的内在规律。

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我必须承认，最初拿起《有机化学自学指导》的时候，我抱着一种半信半疑的态度。毕竟，有机化学的名声在外，多少让人望而生畏，再加上是自学，如果没有一本好的“陪练”，很容易就会半途而废。然而，这本书完全颠覆了我之前的顾虑。它的内容组织得非常有条理，每一章的知识点都承接上一章，不会出现断层感。最重要的是，作者非常善于捕捉自学者在学习过程中可能遇到的困惑，并在书中进行细致的解答。例如，在解释取代反应和消除反应的竞争关系时，书中不仅仅给出了反应条件的不同，更深入地分析了这些条件如何影响过渡态的能量，从而决定了产物的比例。这种对“为什么”的深度挖掘，让我对反应机理有了更深刻的理解，不再是死记硬背。书中提供的解析也是我最看重的一点，很多题目不仅仅告诉你“怎么做”，更会告诉你“为什么这样做”，并且会将相关的理论知识进行回顾和串联，极大地巩固了我的记忆。我特别喜欢书中那些“小贴士”和“关键点提示”，它们往往能点醒我忽略的细节，或者提炼出核心的记忆方法。通过这本书的学习，我感觉自己不仅掌握了知识，更重要的是学会了如何去分析有机化学问题，如何构建自己的知识体系。以前觉得头疼的命名规则，在这本书里也变得清晰明了，不再是枯燥的记忆，而是有逻辑可循。

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说实话，我曾经对“自学”两个字感到过一丝绝望，总觉得没有老师的指导，有机化学的学习将是一条布满荆棘的道路。但是《有机化学自学指导》的出现，彻底改变了我的看法。它不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的导师，耐心而细致地引导我一步步走入有机化学的殿堂。书中的知识点安排得非常科学合理，先是打牢基础，比如原子轨道杂化、键的极性、诱导效应等，然后逐步深入到各种官能团的性质和反应。最让我欣赏的是，书中对化学反应机理的讲解，从来不是一笔带过，而是会详细分析每一步反应的电子转移，涉及到亲电试剂、亲核试剂、离去基团等关键要素，并且会结合能量图来解释反应的难易程度和选择性。我记得在学习芳香性时，书中用了一个非常生动的比喻来解释休克尔规则，让我一下子就理解了为什么有些环状共轭体系具有特殊的稳定性。书中的插图也绘制得非常精美，不仅清晰地展示了分子的三维结构，还常常辅以箭头来指示电子的流动方向，极大地帮助了我理解复杂的反应过程。

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我一直认为，有机化学的学习需要大量的练习和反复的思考，而《有机化学自学指导》这本书则完美地满足了我的这一需求。它不仅仅提供了丰富的知识内容，更重要的是，它提供了大量高质量的习题，而且每一道习题都配有详细的解析，让你能够清楚地知道自己的错误在哪里，以及如何才能正确地解答。我尤其看重书中对“反应类型”的分类和总结，它将相似的反应进行归纳，并且分析它们之间的内在联系和区别，这极大地帮助了我建立起一个清晰的知识框架。我记得在学习“氧化还原反应”时，书中不仅仅列举了各种氧化剂和还原剂，更重要的是分析了它们在不同官能团上的作用方式和选择性，让我能够更准确地预测反应产物。此外，书中还穿插了许多“考古”式的讲解，追溯某些重要反应的发现历程和背后故事，这让学习过程不再是枯燥的知识灌输，而更像是一场有趣的探索。

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我必须承认，在遇到《有机化学自学指导》之前，我曾经对自己的学习能力产生过怀疑。有机化学的庞杂和抽象，常常让我感到力不从心，即使花费大量时间，也只是浅尝辄止，无法深入。这本书就像一盏明灯，照亮了我前进的道路。它的内容组织非常巧妙，不会让你觉得知识是零散的，而是如同精心编织的网，将各种概念和反应有机地串联起来。我尤其赞赏书中对“同分异构体”的讲解，它不仅仅是列举了各种同分异构体，更深入地分析了它们的结构差异如何导致性质不同，以及在反应中可能产生的选择性问题。书中大量的例题，每一道都经过精心设计，旨在检验你对某个知识点的掌握程度，并且提供了详尽的解题思路，让我学会了如何分析问题、解决问题，而不是仅仅死记硬背公式。我记得有一次，我在练习一个关于亲电取代反应的题目时，卡在了如何判断反应活性上，翻看了好几遍其他资料都不得其解。最后，还是在这本书中，我找到了关于取代基对芳香环电子云密度影响的详细解释，才恍然大悟。这种深入浅出的讲解方式，让我在不知不觉中掌握了有机化学的核心原理。

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我必须坦白，在未遇到《有机化学自学指导》之前，我曾对“自学”这个词感到有些许的抗拒，总觉得有机化学这门学科过于深奥，没有老师的引导，很容易迷失方向。但是，这本书彻底打消了我的疑虑。它将复杂的有机化学概念，以一种非常清晰、逻辑性极强的方式呈现出来。我尤其欣赏书中对“命名法”的讲解，它不再是枯燥的规则堆砌，而是通过循序渐进的示例，让你理解命名背后的逻辑和规律，从而能够轻松地掌握。书中对于“官能团的性质”的阐述，也是细致入微，它会从电子效应、空间位阻等方面深入分析，让你理解为什么不同的官能团会表现出不同的化学性质，以及它们如何在反应中相互作用。我记得有一次，我在尝试理解“消去反应”与“取代反应”的竞争关系时，书中通过对过渡态能量的分析，以及对离去基团和亲核试剂性质的讨论，让我豁然开朗，理解了影响反应选择性的关键因素。

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作为一名已经脱离校园很久的在职人士，重新拾起有机化学对我来说是一项不小的挑战。《有机化学自学指导》则成为了我最得力的助手。这本书的语言风格非常平实易懂，没有过多的专业术语堆砌，即使是初学者也能很快进入状态。作者非常懂得如何“循循善诱”，每次引入一个新的概念，都会先从我们生活中熟悉的例子出发，或者从已知的简单原理进行类比，这样一下子就拉近了与读者的距离。我特别喜欢书中那些“回顾与展望”的段落，它们会在一个章节结束时，帮助我们梳理本章的知识要点，并将其与后续的章节内容联系起来，让我们知道自己学到了什么，以及接下来要去哪里。这本书的练习题设计也非常有针对性，很多题目都是模拟考试中常见的题型，通过做这些题目，我不仅巩固了知识，也熟悉了考试的节奏和难度。我尤其感谢书中在处理一些复杂机理时的详细推导过程，它不会跳跃性地给出结论，而是层层递进地展现每一个电子的移动，每一个键的断裂和形成，让我能够真正理解反应是如何发生的，而不是仅仅记住一个结论。

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这本书简直是我有机化学学习道路上的启明星！作为一个自学党，我尝试过好几本教材，但总是感觉抓不住重点，理论知识堆积如山，实践应用却无从下手。直到我遇见了《有机化学自学指导》，才算真正体会到“柳暗花明又一村”的畅快。这本书的编排逻辑清晰得令人赞叹，它循序渐进地引导读者从最基础的概念开始，逐步深入到复杂反应机理的理解。最让我惊喜的是，它并没有简单地罗列知识点，而是将抽象的概念通过生动的图示和贴切的比喻解释得淋漓尽致。比如，在讲解共振结构时，作者并没有止步于画出各种共振式，而是深入分析了电子离域化对分子稳定性的影响，以及如何在反应过程中预测亲电和亲核中心的活性。这一点对我的理解起到了至关重要的作用。而且，书中大量的例题设计得非常巧妙，每一道题都围绕着一个核心考点，并且提供了详细的解题思路和过程，而不是简单给出答案。我常常一边看着例题，一边对照书本的讲解，仿佛有一位经验丰富的老师在耳边指导。书中的习题也覆盖了各个章节的重点和难点，尤其是那些需要综合运用多个知识点的综合题，更是锻炼了我解决复杂问题的能力。我记得有一次，我卡在一个关于立体化学的问题上，怎么也想不明白，翻看了好几遍其他教材都不得要领。最后，还是在这本书的指引下，我才豁然开朗，理解了手性中心、对映异构体、非对映异构体等概念的细微差别以及它们在化学反应中的重要性。这种循序渐进、层层递进的学习方式，让我在不知不觉中掌握了有机化学的精髓。

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