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出版者:第1版 (2005年1月1日)

作者:姜洪舟编

出品人:

页数:398

译者:

出版时间:2005年1月1日

价格:36.00

装帧:平装

isbn号码:9787562922056

丛书系列:

图书标签:

• 靖平
• 无机非金属材料
• 热工设备
• 材料工程
• 热力学
• 传热学
• 流体力学
• 工业炉
• 节能技术
• 陶瓷材料
• 耐火材料

《工程材料学导论：从原子结构到宏观性能》 内容简介 本书旨在为工程技术领域的新手和专业人士提供一个全面、深入且易于理解的材料学基础知识体系。我们聚焦于工程应用中最核心的四大类材料——金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及复合材料——的结构、性能、制备工艺及其在现代工程实践中的应用案例。全书结构清晰，逻辑严谨，力求在保持科学准确性的同时，增强内容的直观性和可读性。 第一篇：材料科学的基石与思维框架 本篇是全书的理论起点，重点阐述理解材料行为所必需的基本科学原理。 第一章：材料科学基础概述 本章首先界定了“工程材料”的范畴及其在现代工业中的战略地位。详细介绍了原子、电子与材料性能之间的内在联系，包括化学键的类型（离子键、共价键、金属键和范德华力）如何决定材料的宏观电学、热学和力学特性。随后，引入晶体结构的概念，阐述晶体结构、晶格常数、晶胞等核心术语，并重点分析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）结构对材料塑性的影响。非晶态结构（如玻璃）的无序特性及其与晶体材料的对比分析被详细讨论。 第二章：晶体缺陷与材料性能 材料的真实性能往往受制于其内部的微观缺陷。本章系统地分类和分析了各种类型的晶体缺陷，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错——刃型、螺型及混合型位错）、面缺陷（晶界、孪晶界）和体缺陷。重点剖析了位错如何解释金属的塑性变形机制，如滑移和加工硬化。同时，探讨了如何通过控制缺陷的类型和浓度来调控材料的导电性、扩散速率和力学强度。 第二篇：金属材料：强度与韧性的平衡 金属是工程应用中最广泛的结构材料。本篇深入剖析了常见金属材料的组织结构演变、热处理工艺及其力学行为。 第三章：纯金属与合金的基础 本章从相图理论入手，详细阐述了相律、单组元相图（如水、铁碳体系的初步介绍）和二元合金相图（如Cu-Ni、Pb-Sn体系）。重点讲解了固溶体（原子式和间隙式）的形成条件，以及化合物的特性。合金化是提高材料性能的关键途径，本章强调了合金设计的基本原则。 第四章：铁基合金：钢铁材料的精髓 钢铁是现代工业的支柱。本章聚焦于铁碳合金体系，详细解析了奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体的微观结构及其转变过程，特别是亚共析钢、共析钢和过共析钢的加热与冷却曲线。深入探讨了淬火、回火、正火和退火等关键热处理工艺的机理，解释了马氏体转变的无扩散特性。此外，对工具钢、不锈钢和铸铁（白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁）的组织特点和应用进行了详细区分。 第五章：有色金属及其合金 本章覆盖了工程中重要的非铁金属。铝合金（如硬铝、防锈铝）因其轻质高强的特性，被详细分析了其析出强化机制。铜合金（黄铜、青铜）的优势在于优良的导电性和耐蚀性。钛合金的组织结构（α相、β相、α+β相）及其在航空航天领域的应用受到重点关注。 第三篇：高分子材料：轻质与多功能性 高分子材料因其轻质、易加工和优异的耐腐蚀性，在日常和高端领域占据重要地位。 第六章：高分子的结构与形貌 本章定义了聚合物的基本概念，包括单体、聚合度、分子量及其分布。阐述了线性、支化、交联和网络结构对材料性能的决定性影响。重点区分了结晶态、非晶态和半结晶态高分子的形态特征，以及它们对热性能（玻璃化转变温度Tg和熔点Tm）的影响。 第七章：热塑性与热固性高分子 详细介绍工程中最常见的两大类高分子。热塑性材料（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC）的加工特性和回收性。热固性材料（如环氧树脂、酚醛树脂）的固化反应机理、高交联度带来的优异尺寸稳定性和耐热性。还包括高性能工程塑料如聚酰胺（尼龙）和聚醚醚酮（PEEK）的应用场景。 第八章：高分子材料的力学与老化行为 高分子的力学性能表现出显著的粘弹性特征。本章讨论了拉伸、蠕变和应力松弛试验，以及模量与温度、应变速率的关系。重点分析了高分子材料的老化机制，包括热氧化降解、光降解和机械疲劳，以及常用的抗老化措施。 第四篇：陶瓷与复合材料：极端环境下的选择 本篇聚焦于具有极端耐热、耐磨和高硬度特性的先进材料。 第九章：结构陶瓷与功能陶瓷 陶瓷材料的典型特征是离子键和共价键为主，导致其高硬度、高熔点但脆性大。本章详细介绍氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）和非氧化物陶瓷（如碳化硅SiC、氮化硅Si3N4）的制备技术（如粉体制备、成型与烧结）。特别关注增韧技术，如氧化锆的部分稳定化相变增韧机制。功能陶瓷方面，简要介绍了压电陶瓷和半导体陶瓷的应用。 第十章：复合材料的设计与应用 复合材料通过组合不同基体与增强体的优势，突破单一材料的性能限制。本章系统介绍增强体类型（纤维、颗粒、薄片）和基体类型（金属、聚合物、陶瓷）。重点分析了纤维增强复合材料（FRC）的理论，特别是各向异性特性和界面结合的重要性。详细案例包括碳纤维增强环氧树脂（CFRP）在汽车和体育器材中的应用，以及金属基复合材料的潜力。 结语：材料的未来趋势 本章展望了材料科学的前沿领域，包括纳米材料、智能材料（形状记忆合金、自修复材料）的原理和工程化挑战，强调可持续发展和材料回收再利用的重要性。 本书内容详实，配有大量组织结构图、相图和典型的性能曲线，是从事机械设计、土木工程、航空航天、材料加工及相关研发工作的工程师和研究人员不可或缺的工具书。

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这本书的装帧设计得相当大气，封面选用了深邃的宝蓝色，搭配烫金的书名和作者信息，显得既专业又沉稳。刚拿到手的时候，我就被它厚实的质感和精良的印刷所吸引。内页纸张的选择也很考究，触感温润，墨色清晰，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。从这本书的整体包装来看，出版方显然在细节上花了心思，这让作为读者的我感到十分受用。翻开扉页，清晰的目录结构让人一目了然，章节划分逻辑性极强，预示着内容组织会非常严谨。这种对细节的重视，无疑提升了阅读的整体体验，让人在开始学习之前，就已经对这本书的专业度和可靠性有了很高的预期。它不仅仅是一本教材或参考书，更像是一件精心制作的工艺品，体现了对知识的尊重和对读者的关怀。

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这本书带给我的最大感受是其前瞻性和广阔的视野。它不仅仅局限于介绍现有的成熟技术和标准设备，而是花了不少篇幅探讨了未来发展方向，比如新型隔热材料的理论突破和超高温工作环境下的材料失效机制研究。作者对材料科学与热力学交叉领域的敏锐洞察力，使得这本书的知识体系具有很强的生命力，不容易过时。它鼓励读者跳出现有的思维定式，去思考如何设计出更高效、更耐用的热工系统。读完这本书，我感觉自己的知识边界被极大地拓宽了，不再满足于解决眼前的问题，而是开始思考如何从材料本征性质出发，去重新定义设备的极限性能。这对于任何想在这个领域深耕，并力求创新的专业人士来说，无疑是一本极具启发性的智力投资。

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从排版和图文搭配的角度来看，这本书的处理方式非常现代化，完全没有传统教材那种刻板印象。大量的流程图、剖面示意图和实验数据拟合曲线，都清晰地标注了图例和坐标轴的含义，配图质量极高，分辨率足够进行局部放大观察。更值得称赞的是，很多示意图都是三维渲染效果的，能直观地展示出设备结构和内部热流动的复杂关系，这一点对于理解设备设计意图至关重要。在阅读过程中，我发现作者对公式的引用也非常克制和精准，每一个公式的出现都伴随着明确的物理意义解释，而不是简单地罗列数学表达式。这种图文并茂、重点突出的呈现方式，使得复杂的工程概念不再是抽象的文字组合，而是可以被清晰“看见”和理解的实体，阅读过程体验非常流畅和愉悦。

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深入阅读后，我发现作者在内容的组织上展现了极高的驾驭能力。它不像有些技术书籍那样，充斥着晦涩难懂的公式堆砌和抽象的理论描述，而是巧妙地将复杂的热工原理与无机非金属材料的实际应用场景紧密结合起来。例如，在探讨高温炉衬材料的传热特性时，作者没有停留在单纯的物理定律阐述，而是通过大量的工程实例来佐证，使得原本枯燥的传热学知识瞬间变得生动起来。我特别欣赏其中对材料在极端热应力下的微观结构演变分析，描述得鞭辟入里，逻辑链条完整。这种叙事方式，让一个对材料科学有初步了解的工程师也能快速掌握核心要点，而非仅仅停留在表面的数据记忆。这种由浅入深、由宏观到微观的递进，极大地降低了学习的认知门槛，体现了作者深厚的学术功底和出色的教学艺术。

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这本书的实用价值简直无可估量，对于我们进行新材料研发和工艺优化工作来说，它简直就是一本“救命稻草”。我最近正在负责一项关于先进陶瓷烧结工艺的改进项目，正好涉及到炉内温度场分布的精确控制。这本书里详细阐述了不同燃烧条件下，耐火材料热工性能的动态变化曲线，以及如何利用这些数据反推出最优的热处理程序。其中的附录部分，收录了大量国内外相关标准和测试方法的详细流程，这对于项目组进行标准化操作和质量验证至关重要。很多其他资料中往往一带而过的关键参数，这本书都给出了详细的参数范围和影响因素分析，这直接为我们节省了大量的试错时间和实验成本。可以说，这本书为我们提供了一个坚实的理论基础和丰富的实战参考，极大地提高了我们解决实际工程问题的效率和准确性。

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