具体描述
本书以教育部“高等学校工科画法几何及机械制图课程教学基本要求”和高等学校工科制图课程教学指导委员会提出的“画法几何工程制图、计算机绘图系列课程内容与体系改革建议”为依据编写，与《机械制图》教材同时出版，配套使用。内容包括：制图基本知识、点、直线、平面投影、立体投影、轴测图、组合体的表达及尺寸标注、组合体构型设计、机件常用表达方法、标准件和常用件、零件图、装配图、计算机辅助绘图以及附录。
本书可作为高等工科院校机械类、近机类以及非机类各专业60～100学时课程教学使用，也可供电大、职大及函大等学校相关专业使用。
现代工程材料学基础与应用 本书聚焦于工程领域中不可或缺的基石——材料科学。它旨在为工程技术人员、材料学专业学生以及对材料性能有深入探究需求的读者，提供一套全面、深入且极具实用价值的理论与应用指南。 第一章：材料科学的宏观与微观视角 本章首先构建了对工程材料的整体认知框架。我们探讨材料的分类，从传统的金属、陶瓷、聚合物，到新兴的功能复合材料和智能材料，勾勒出材料世界的广阔版图。随后，视角转向微观层面，详细解析了原子结构、晶体结构（包括面心立方、体心立方、六方最密堆积等）及其对宏观性能的影响。重点阐述了晶体缺陷理论，包括点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的形成机制及其在塑性变形、蠕变和断裂过程中的核心作用。理解这些微观基础，是预测和优化材料性能的先决条件。 第二章：金属材料的结构、性能与热处理 金属材料是现代工业的脊梁。本章深入剖析了铁碳合金体系，详尽阐述了纯铁的相变、碳在铁中的溶解度，以及铸铁和钢的微观组织演变。着重讲解了奥氏体、铁素体、渗碳体和马氏体等关键相的特性。在热处理部分，我们系统地介绍了退火、正火、淬火和回火的工艺流程、原理及对组织和性能的调控效果，特别是淬火-回火组织（回火索氏体、回火马氏体）的强化机制。此外，非铁金属（如铝合金、铜合金、钛合金）的晶间腐蚀、固溶强化和时效硬化等强化机制也被详细讨论，为航空航天、交通运输等领域的材料选择提供坚实基础。 第三章：陶瓷与玻璃材料的本征特性 陶瓷材料以其耐高温、高硬度、优异的电学和化学稳定性而著称。本章首先阐述了离子键和共价键在陶瓷结构中的主导地位，解释了其高熔点和脆性的根本原因。我们详细分析了氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）、非氧化物陶瓷（如碳化硅、氮化硅）的晶体结构特点，并引入了岩盐结构、闪锌矿结构等典型结构模型。陶瓷的烧结过程是其制备的关键，本章对液相烧结和固相烧结的动力学过程、孔隙率的控制进行了深入探讨。同时，对玻璃的超冷凝过程、弛豫现象以及玻璃化转变温度（Tg）的确定方法进行了详尽的论述，并介绍了玻璃的化学强化技术。 第四章：聚合物科学与工程应用 聚合物，即高分子材料，因其轻质、易加工和可设计性强，在日常和尖端科技中占据重要地位。本章从单体到高分子的聚合反应机理入手（自由基聚合、缩聚、加聚），随后重点分析了高分子的空间结构——线性、支化、交联和网络结构对材料性能的影响。链的缠结和取向行为是理解聚合物力学性能的关键。我们详尽介绍了聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等通用塑料以及环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂的性能特点。黏弹性理论是分析聚合物动态行为的核心，本章将对蠕变、应力松弛现象进行数学模型化的描述。 第五章：复合材料的设计与性能评估 复合材料是通过人工方式将两种或多种性能互补的材料结合起来形成的。本章聚焦于纤维增强复合材料（FRP）和颗粒增强复合材料。详细分析了纤维的增强机制、界面结合对复合材料整体性能的决定性影响。我们运用力学模型（如混合律、逆混合律）来预测层合板在不同铺层角度下的宏观力学性能，特别是各向异性、层间剪切强度（ILSS）的测试方法。对于复合材料的失效分析，本章强调了基体与增强体之间的应力传递和基体裂纹扩展的特性，并引入了损伤容限设计理念。 第六章：材料的力学性能与本构关系 力学性能是材料能否在工程载荷下可靠工作的根本保障。本章从弹性变形的本构关系（胡克定律、杨氏模量、泊松比）出发，过渡到塑性变形（屈服、加工硬化）。详细阐述了材料的断裂韧性（KIC）、疲劳（S-N曲线、高周疲劳与低周疲劳）、蠕变（稳态与瞬态蠕变）的机理。特别针对脆性材料和延性材料的断裂行为，引入了Griffith裂纹扩展理论和塑性断裂力学（J积分）。本章的数学推导严谨，旨在帮助读者掌握材料在复杂载荷条件下的应力-应变行为预测方法。 第七章：材料的电学、磁学与光学性质 深入探讨材料在电磁场中的行为。在电学方面，系统区分了导体、半导体和绝缘体的导电机理，重点讲解了半导体的能带结构、杂质掺杂对导电率的影响，以及PN结的形成与特性。磁学方面，详细解析了磁畴结构、磁化过程、居里温度，并分类介绍了软磁材料（高导磁率、低矫顽力）和硬磁材料（高剩磁、高矫顽力）的微观结构要求及其在电机和存储设备中的应用。光学性质部分，涵盖了材料对光的吸收、透射和散射机制，特别关注了光电导材料和光纤材料的特性。 第八章：材料的腐蚀与防护技术 材料在使用过程中不可避免地会遭受环境的侵蚀。本章全面梳理了腐蚀的电化学机理，包括阳极溶解和阴极反应。系统分类了各种腐蚀形态：均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）和电偶腐蚀。针对每种腐蚀类型，详细分析了其发生条件和机理。防护技术部分，本书不仅介绍了传统的涂层保护、缓蚀剂、电化学保护（牺牲阳极法和外加电流法），更深入探讨了材料表面改性技术，如渗碳、离子注入以及新型钝化膜的形成机理，以期实现对结构件的长效可靠性保障。 第九章：先进材料的制备与表征技术 现代工程对材料性能的要求日益精细化，制备技术和表征手段的进步是关键驱动力。本章介绍了先进材料的制备技术，包括粉末冶金（冷压-烧结-致密化）、溶胶-凝胶法（Sol-Gel）在制备纳米陶瓷中的应用，以及薄膜沉积技术（PVD、CVD）。在表征方面，重点讲解了X射线衍射（XRD）在晶体结构分析中的应用、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在微观形貌和晶体缺陷观察中的作用，以及能量色散X射线光谱（EDS）对元素定性和定量的分析能力。这些技术是理解“材料为什么是这个样子”的关键工具。 第十章：材料的绿色制造与可持续性 面向未来，材料科学必须承担起环境责任。本章探讨了材料的生命周期评估（LCA），从原材料开采、加工制造到最终废弃或回收的全过程环境影响分析。重点讨论了可回收材料的设计原则（Design for Recycling），例如如何设计易于分离的复合材料体系。此外，本书介绍了生物可降解聚合物的降解机理，以及在可持续能源领域中对新型催化剂和储能材料（如锂离子电池电极材料的结构优化）的研究进展，强调了材料工程师在构建循环经济中的角色和责任。
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