材料工程基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京工业大学出版社

作者:周美玲

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:20.00元

装帧:其他

isbn号码:9787563909308

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• 材料工程
• 材料科学
• 工程基础
• 金属材料
• 高分子材料
• 陶瓷材料
• 复合材料
• 材料性能
• 材料应用
• 工程教育

《现代材料科学探索》 本书旨在为读者呈现一个全面且深入的材料科学世界，它不局限于任何单一的学科范畴，而是将目光投向材料发展的广阔前沿，探寻材料的本质、性能、应用以及未来趋势。通过系统性的讲解和生动的案例分析，本书将引导读者理解材料如何成为现代科技和社会进步的基石。 核心内容概述： 本书首先从材料的基本构成和原子结构入手，阐述了不同原子如何通过化学键结合形成各种晶体和非晶体结构。我们将深入探讨原子排列的规则性与无序性对材料宏观性能的影响，例如晶体的位错缺陷如何决定金属的塑性，而聚合物链的缠结又如何赋予塑料独特的弹性和韧性。 接着，本书将聚焦于材料的微观结构与性能的关联。我们将解析材料内部的各种微观特征，包括晶粒、相界、第二相粒子、孔隙等，并深入剖析这些微观结构如何影响材料的力学性能（如强度、硬度、韧性）、热学性能（如导热性、热膨胀）、电学性能（如导电性、绝缘性）以及光学性能（如透明度、反射率）等。我们将通过实例说明，如通过热处理细化晶粒来提高钢的强度，或者通过掺杂来改变半导体的导电率。 材料的制备与加工是连接材料设计与实际应用的关键环节。本书将介绍多种先进的材料制备技术，包括但不限于： 冶金过程： 从矿石到金属的提炼，合金的形成与控制，以及铸造、锻造、轧制等经典加工方法。 陶瓷制备： 粉体制备、成型技术（如压制、注浆）、烧结过程及其对陶瓷性能的影响。 聚合物合成与加工： 聚合反应机理，以及挤出、注塑、吹塑、纺丝等将聚合物转化为实际产品的工艺。 复合材料制造： 纤维增强、基体选择、界面设计以及层压、缠绕、模压等复合材料的典型制造方法。 先进制造技术： 重点介绍增材制造（3D打印）技术在金属、陶瓷、聚合物等领域的应用，以及表面工程技术（如涂层、热处理）如何改善材料表面性能。 本书还将深入探讨材料的性能表征与测试方法。我们将详细介绍各种用于表征材料微观结构、化学成分、物理性能和力学性能的先进仪器和技术，例如： 显微技术： 光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等，以及它们在揭示材料微观形貌、晶体结构和缺陷方面的作用。 光谱分析： X射线衍射（XRD）用于晶体结构分析，能量色散X射线光谱（EDS）和波长色散X射线光谱（WDS）用于化学成分分析，傅里叶变换红外光谱（FTIR）用于有机材料分析。 力学性能测试： 拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、硬度测试、疲劳试验、断裂韧性测试等，以及如何解读这些测试结果。 热分析技术： 热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）等，用于研究材料在加热或冷却过程中的相变、热分解等行为。 新兴材料与前沿领域： 本书将目光投向材料科学的未来，重点介绍当前备受关注的新兴材料和前沿领域： 纳米材料： 纳米颗粒、纳米线、量子点等，及其在催化、传感、生物医学和电子学领域的独特应用。我们将探讨尺寸效应如何赋予纳米材料异于宏观材料的性能。 智能材料： 形状记忆合金、压电陶瓷、磁致伸缩材料、液晶材料等，能够响应外部刺激（如温度、电场、磁场、光）并改变自身形状或性质的材料。 生物医用材料： 用于人体植入、诊断和治疗的材料，包括生物相容性材料、可降解材料、药物缓释载体以及组织工程支架等。 能源材料： 用于高效能源转换和储存的材料，如太阳能电池材料、燃料电池催化剂、锂离子电池电解质和电极材料，以及热电材料。 环境材料： 用于污染治理、资源回收和可持续发展的材料，如吸附材料、催化剂、生物降解塑料和可再生能源材料。 材料的可靠性与寿命预测： 材料在实际使用过程中会受到各种环境因素和载荷的影响，导致性能衰退甚至失效。本书将探讨材料的可靠性工程，包括： 腐蚀与防护： 金属腐蚀的机理、影响因素以及防护方法，如防腐涂层、电化学保护等。 磨损与润滑： 材料表面的磨损机理及其控制，以及润滑技术在减少磨损中的作用。 疲劳与断裂： 材料在循环载荷下的疲劳寿命预测，以及断裂力学原理在评估材料抗裂纹扩展能力中的应用。 寿命评估与预测： 基于材料性能和使用环境，对材料寿命进行科学预测的方法。 结论与展望： 本书最后将总结材料科学的核心概念，并展望材料科学未来的发展方向。我们将讨论材料设计理念的演变，从经验设计到计算设计、基因组学设计，以及人工智能在材料研发中的应用。同时，我们也将强调材料的可持续发展和循环利用的重要性，以及跨学科合作在推动材料科学进步中的关键作用。 《现代材料科学探索》并非一本仅仅罗列公式和概念的教科书，它更是一次引导读者走进材料世界的精彩旅程，帮助您深刻理解我们赖以生存和发展的物质基础，并激发您对材料科学领域创新和探索的热情。

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这本书在案例分析的选择上，明显偏向于传统重工业领域，比如钢铁、陶瓷和高分子聚合物的基础力学性能分析。书中大量的例子都围绕着这些经典材料在结构件中的应用展开，比如轴承的疲劳寿命预测，或者高温炉衬的蠕变行为。这无疑为从事传统制造业的工程师提供了扎实的理论工具。但对于关注前沿科技领域的我来说，会感觉有些意犹未尽。例如，在涉及纳米材料、智能材料或者生物医用材料的章节，内容相对简略，介绍更多的是它们的基本制备原理，对于其独特的跨尺度效应和新兴的应用场景挖掘得不够深入。我期待看到更多关于这些“未来材料”的性能表征新方法和新的设计范式，而不是过多地重复已被研究了几十年的经典材料行为模式。

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我个人最欣赏的是书中对于“材料设计哲学”的探讨部分。它没有局限于介绍材料的现有分类和性能参数，而是花了大篇幅去追溯材料科学是如何从经验试错逐步发展为理性设计的学科。作者通过讲述几个历史上著名的材料发现案例，如早期合金冶炼中的“试错法”到后来引入的“第一性原理计算”的转变，生动地展示了科学家们思维模式的演进过程。这种宏观的历史观和方法论的讨论，极大地拓宽了我对材料工程的理解边界。它让我意识到，我们今天所学的每一个公式、每一种材料，背后都凝结着无数先辈的智慧和弯路。这种叙事方式，让原本枯燥的工程学科变得富有戏剧性和人文关怀，成功地将一门技术性极强的学科，提升到了科学哲学的高度进行审视，这一点是很多同类教材所缺乏的。

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这本书的排版和插图设计风格极其复古，给人一种沉甸甸的、穿越回上世纪中叶的感觉。封面和内页的字体选择偏向于衬线体，墨水般的黑色印刷在略带泛黄的纸张上，散发出一种旧书店特有的纸张气息，这或许是出版方刻意营造的一种经典氛围。然而，这种复古感在实际阅读体验中带来了一些小小的困扰。图表，尤其是那些复杂的应力-应变曲线和相图，细节的清晰度在目前的印刷工艺下显得有些模糊，很多细微的标记点需要凑得很近才能辨认清楚。更令人费解的是，某些关键公式的排版略显拥挤，变量之间的间距有时拿捏得不好，很容易在快速阅读时造成视觉上的混淆。它似乎更注重知识本身的厚重感，而对现代读者习惯的简洁、高对比度界面友好度稍有欠缺，读起来总觉得少了一点“呼吸感”。

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阅读这本书的过程，就像是进行一场高强度的智力马拉松。作者的写作风格非常严谨、客观，几乎不带任何个人情感色彩的修饰，所有的论述都建立在坚实的实验数据和公认的物理定律之上。如果你习惯了那种充满鼓动性语言，试图激发你对科学热情的科普式写作，那么这本书可能会让你感到一丝“冷硬”。它要求你像一个独立的学者那样去审视每一个论点，去质疑每一个假设的前提。例如，在阐述晶格缺陷对力学性能的影响时，作者会详细列举多种不同的模型，并对比它们在不同温度和应力条件下的适用范围和局限性，而不直接给出一个“最佳答案”。这种强调批判性思维而非直接灌输结论的教学方式，虽然耗费时间，却能真正培养出独立分析问题的能力，是其最大的价值所在，也意味着它绝非能被轻松消化的快餐读物。

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这本书的理论深度简直令人望而生畏，初次翻开时，我感觉自己像是一个站在知识海洋边缘的探险者，面对着一望无际的深邃。它对晶体结构、相变动力学这些基础概念的阐述，绝不仅仅是教科书式的简单罗列，而是深入到了微观层面的机制探讨。比如，在谈到扩散机制时，作者没有满足于介绍Fick定律，而是花了大量篇幅去剖析原子尺度的空位运动和晶格畸变对扩散速率的实际影响，那些公式推导严谨得像精密的机械图纸，每一个变量的引入都有其深刻的物理意义。读到后面，我甚至需要频繁地查阅高等数学和热力学的前置知识，才能跟上作者的思路。对于那些想把“材料工程”学得透彻、想在未来进行原创性研究的人来说，这本书无疑是一座坚实的知识堡垒，但对于仅仅想了解材料基本特性的入门者，可能会感到有些吃力，需要极大的耐心和毅力去啃下这些硬骨头。它更像是给那些已经具备一定背景的工程师或研究人员准备的“内功心法”，而非轻快的“入门导览”。

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