An Introduction to Materials Engineering and Science for Chemical and Materials Engineers

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出版者:Wiley-Interscience
作者:Brian S. Mitchell
出品人:
页数:954
译者:
出版时间:2003-12-8
价格:USD 195.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780471436232
丛书系列:
图书标签:
  • TextBook
  • 材料科学
  • 材料工程
  • 化学工程
  • 材料选择
  • 材料性能
  • 材料结构
  • 工程材料
  • 材料热力学
  • 材料动力学
  • 材料加工
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具体描述

An Introduction to Materials Engineering and Science for Chemical and Materials Engineers provides a solid background in materials engineering and science for chemical and materials engineering students. This book:* Organizes topics on two levels; by engineering subject area and by materials class.* Incorporates instructional objectives, active-learning principles, design-oriented problems, and web-based information and visualization to provide a unique educational experience for the student.* Provides a foundation for understanding the structure and properties of materials such as ceramics/glass, polymers, composites, bio-materials, as well as metals and alloys.* Takes an integrated approach to the subject, rather than a "metals first" approach.

好的,这是一本关于化工与材料工程学导论的图书的详细简介,旨在为读者提供一个全面而深入的视角,涵盖该领域的核心概念、关键技术与前沿发展,同时避免提及您提供的具体书名内容。 --- 化工与材料工程学导论:深入理解现代工程的基石 图书简介 本书旨在为化学工程与材料科学的初学者,以及需要跨学科知识储备的工程师和研究人员,提供一个坚实而全面的基础。我们生活在一个由物质与过程驱动的时代,从我们日常使用的智能手机到支撑全球能源转型的先进催化剂,都离不开化工与材料工程的深厚积淀。本书的目标是系统地梳理这两个紧密相连的学科领域,强调从原子结构到宏观性能的转化规律,以及如何利用这些规律来设计、制造和优化现代工程系统。 第一部分:化工过程的基础与单元操作 本部分聚焦于化工过程的核心——物质、能量与动量的传递。我们将从热力学和流体力学的基本原理出发,构建理解化工设备操作的理论框架。 热力学基础与化学平衡: 深入探讨宏观热力学定律,以及它们如何指导化学反应的方向与程度。重点解析相平衡(包括气液平衡和液液平衡),这对分离过程的设计至关重要。我们将讨论化学势的概念,并将其应用于理解混合物性质和反应热力学。此外,非理想溶液的热力学处理方法,如活度系数模型的应用,也将被详细阐述。 流体力学与动量传递: 考察流体的运动特性。内容覆盖流体静力学、牛顿流体与非牛顿流体的本构方程,以及雷诺数的物理意义。重点在于理解管道、泵、阀门等设备中的压力损失计算,以及混合、沉降等单元操作中的流场分析。边界层理论和湍流模型的基础概念也将被引入,为更复杂的流动问题打下基础。 热量传递: 系统介绍导热、对流和辐射三种基本传热方式。对于稳态和非稳态传热问题,我们将提供详尽的分析方法。特别关注换热器设计中的核心问题,如换热器类型选择、有效性-NTU法以及污垢因子的影响。 质量传递与分离过程: 这是化工过程的核心之一。我们将从菲克扩散定律出发,介绍各种传递机制。随后,重点转向工业上最常用的分离技术:精馏、吸收、萃取和膜分离。精馏操作将深入到操作线与平衡线的绘制,解析多级塔的级数计算。对于吸收和萃取,亨利定律和分配系数的实际应用是关键。 第二部分:材料科学的结构与性能关系 材料是现代工程的物质载体。本部分将材料科学视为一个多尺度结构与性能相互作用的体系,从微观到介观再到宏观。 晶体结构与缺陷工程: 详细介绍晶格理论,包括晶系、布拉维点阵和密堆积结构。理解晶体结构如何决定材料的基本物理性质。缺陷在材料中的作用至关重要,我们将剖析点缺陷(如空位、间隙原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界)如何影响材料的力学响应、电学行为和扩散过程。 工程材料分类与特性: 系统回顾四大类工程材料:金属、陶瓷、聚合物和复合材料。 金属材料: 重点讲解相图(如铁碳相图)的应用,固溶强化、晶界强化和沉淀强化的机制。介绍主要的加工工艺对微观结构和宏观性能的影响(如轧制、锻造)。 陶瓷材料: 讨论陶瓷的离子/共价键特性,高硬度、耐高温但脆性的原因。涉及粉体制备、烧结过程及其对孔隙率和力学强度的影响。 聚合物材料: 阐述高分子链结构(分子量、拓扑结构)与宏观粘弹性、玻璃化转变温度(Tg)之间的关系。介绍聚合物的加工和性能测试方法。 材料的性能表征: 介绍关键的性能测试方法,包括拉伸试验(屈服强度、韧性)、硬度测试、疲劳与蠕变行为分析。此外,利用先进的表征技术,如X射线衍射(XRD)分析晶体结构,扫描电子显微镜(SEM)观察形貌,是理解材料行为的必备工具。 第三部分:材料的性能与化工过程的耦合 本部分是连接化工操作与材料选择的关键桥梁,强调在特定工程环境下,材料的选择与过程的优化必须协同进行。 材料在反应器中的选择: 探讨极端环境,如高温、高压、强腐蚀介质对反应器材料的要求。分析催化剂的活性、选择性和寿命,它们与载体材料的物理化学性质密切相关。介绍膜反应器、固定床反应器等不同配置对材料热稳定性和机械强度的要求。 腐蚀与材料失效机制: 腐蚀是化工设备面临的长期挑战。系统介绍电化学腐蚀的基本原理,包括原电池和浓差电池腐蚀。重点分析点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂(SCC)等常见失效模式,并提供相应的缓蚀剂选择和材料保护策略(如涂层、阴极保护)。 先进功能材料的应用: 探讨新兴材料在过程强化中的潜力。例如,利用具有高比表面积的纳米材料作为高效吸附剂或新型催化剂载体;应用智能材料监测和响应过程状态。这部分内容将展望材料科学如何驱动化工过程向更高效、更可持续的方向发展。 结语:迈向可持续工程 本书的最后,将讨论化工与材料工程学在解决全球性挑战中的角色,特别是绿色化学、能源储存(如电池和燃料电池的电极材料)以及环境修复技术。我们强调,未来的工程师必须具备跨学科的思维,能够将材料的本征属性与过程的动态规律相结合,以设计出更安全、更经济、更环保的工程解决方案。本书提供的知识体系,正是实现这一目标所需的坚实基础。

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用户评价

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终于有机会深入探讨《材料工程与科学导论:化工与材料工程师入门》这本书,这本著作在材料科学的浩瀚领域中,为初学者构建了一个坚实而全面的基础。作者以其精湛的学识和清晰的逻辑,将复杂晦涩的材料知识,以一种循序渐进、引人入胜的方式呈现出来。书中对材料结构的微观层面的剖析,从原子排列到晶体学原理,都进行了细致入微的讲解,这对于理解材料的宏观性能至关重要。我特别欣赏作者在解释材料如何从原子层面构建,以及这些微观结构如何直接影响其力学、热学、电学和光学等性质时所采用的比喻和图示,它们极大地帮助我克服了最初的理解障碍。不仅仅是理论的堆砌,书中还穿插了大量的实际应用案例,例如高性能合金在航空航天领域的应用,聚合物在生物医学工程中的作用,以及陶瓷材料在电子设备中的重要性。这些案例不仅展示了材料科学的广阔前景,也激发了我对未来材料创新的无限遐想。从这本书中,我不仅学到了基础的知识,更培养了一种严谨的科学思维方式,这对于我未来在化工或材料领域的研究和工作都将是无价的财富。对这本书的细致阅读,让我对材料世界有了更深的敬畏和好奇。

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《材料工程与科学导论:化工与材料工程师入门》是一本内容翔实、逻辑严谨的著作,它为我打开了通往材料科学殿堂的大门。作者在讲解材料的电学和磁学性能时,并没有止步于现象的描述,而是深入到材料的能带结构、载流子行为和磁畴等微观层面。我花了大量时间来理解书中关于半导体材料的章节,特别是PN结的形成和导电机制。作者通过生动的类比和清晰的图示,将复杂的电子学原理变得易于理解。这对于我理解电子元器件的工作原理至关重要。此外,书中对光学材料的介绍也让我受益匪浅,从折射、反射到衍射和散射,作者都进行了详尽的讲解,并展示了这些光学现象在光学器件设计中的应用。我尤其对书中关于光纤通信和激光材料的讨论印象深刻。这本书不仅传授了知识,更激发了我对材料科学在未来技术发展中作用的深刻认识。

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从这本书中,我收获的不仅仅是知识,更是一种对材料科学的全新视角。作者在构建知识体系时,充分考虑了化工和材料工程师在职业生涯中可能遇到的各种问题,并将理论与实践紧密结合。我特别喜欢书中关于材料的疲劳和断裂分析的章节,作者不仅解释了疲劳裂纹的萌生和扩展过程,还介绍了如何通过应力集中、表面处理等方法来提高材料的抗疲劳性能。这些内容对于设计承受循环载荷的结构件至关重要。此外,书中对材料的蠕变和应力松弛现象的讲解也让我印象深刻,了解了这些在高温或长期载荷作用下材料性能的变化规律,对于设计和运行高温设备非常有指导意义。我从中学习到了如何根据材料在不同工况下的行为,来预测其长期可靠性。这本书为我提供了一个系统性的框架,帮助我理解和解决工程实践中的材料问题。

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这本书的阅读,是一次充满惊喜和启发的智力探索。作者在讲解材料的制备和成型工艺时,不仅描述了各种工艺的步骤,更深入分析了这些工艺如何影响材料的微观结构和最终性能。我特别喜欢书中对粉末冶金和增材制造(3D打印)技术的介绍,作者详细阐述了这些新兴制造技术的工作原理,以及它们在制造复杂形状零件、高性能材料方面的优势。这让我对现代制造业的创新方向有了更深刻的认识。此外,书中对表面工程技术的讨论也让我大开眼界,了解了涂层、表面改性等技术如何提升材料的耐磨性、耐腐蚀性和其他特殊性能。我从中学习到了如何通过精巧的工艺设计,来赋予材料新的功能。这本书不仅仅是理论知识的堆砌,更是对工程实践的生动展示,它让我能够将所学知识应用于实际的工程问题。

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《材料工程与科学导论》这本书,就像是一本精美的指南,指引着我在陌生的材料世界里探索。作者在撰写时,充分考虑到了化工和材料工程背景的读者,将许多宏观的工程问题与微观的材料特性紧密联系起来。我特别欣赏书中对材料加工工艺的介绍,从熔炼、铸造到热处理、机械加工,作者都进行了详细的阐述,并且解释了这些工艺如何影响材料的最终性能。例如,在讨论金属的热处理时,书中详细介绍了退火、淬火和回火的过程,以及它们如何改变材料的显微组织和力学性能。这些内容对于我理解工业生产中的实际操作非常有帮助。此外,书中对高分子材料的介绍也让我大开眼界,我过去对塑料和橡胶的认识仅限于表面,而这本书则深入剖析了聚合物的分子结构、链式运动以及宏观性能之间的关系。从玻璃化转变温度到应力松弛,作者都用浅显易懂的语言进行了讲解。书中还包含了大量关于复合材料的最新进展,这让我对材料的创新可能性有了更深刻的认识。总而言之,这本书为我打开了一扇全新的窗户,让我得以从更专业的角度去审视和理解我们周围的世界。

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这本书的阅读体验,可以用“如沐春风”来形容,但同时又充满了智识的挑战。作者在介绍材料性能时,并没有停留在简单的描述层面,而是深入探讨了这些性能背后的物理和化学原理。例如,在讲解金属的塑性变形时,书中详细阐述了位错理论,以及位错如何运动从而导致材料发生永久形变。我反复研读了关于位错滑移和孪晶的章节,作者通过精妙的插图和生动的文字,将原本抽象的概念具象化,让我能够清晰地描绘出材料内部的微观变化。更令我印象深刻的是,书中对相图的讲解,这可以说是材料科学中最基础也最核心的概念之一。作者不仅解释了相图的构建原理,还展示了如何利用相图来预测材料在不同温度和成分下的组织变化,以及这对材料性能的影响。这对于设计和优化材料工艺至关重要。此外,书中关于材料失效机理的讨论,如疲劳、断裂和腐蚀,同样触及了材料工程实践的核心问题。通过对这些失效模式的理解,我能够更好地认识到材料选择和设计中的关键考量因素。这本书不仅仅是一本教科书,更像是一本引路者,它为我铺就了一条通往材料科学深邃世界的道路。

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阅读《材料工程与科学导论》的过程,是一种持续的启发与自我提升。作者以一种非常系统化的方式,构建了材料科学的知识体系,从最基础的原子键合、晶体结构,到复杂的材料性能表征和失效分析。我尤其着迷于书中关于材料表征技术的章节,例如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等。作者不仅解释了这些技术的工作原理,还展示了它们在分析材料微观结构、成分和形貌方面的实际应用。这些内容为我理解科研论文和行业报告提供了坚实的背景知识。更令我欣慰的是,书中对材料选择和设计的原则进行了详细的阐述,它强调了在工程应用中,需要综合考虑材料的性能、成本、可加工性和环境影响等多种因素。这种全方位的考量,正是优秀工程师所必备的素质。我反复阅读了关于选择工程材料的案例研究,它们让我学会如何将理论知识转化为实际的工程决策。这本书不仅传授了知识,更培养了我解决复杂工程问题的能力。

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《材料工程与科学导论》这本书,是我学习材料科学旅程中的一座重要里程碑。作者以其深厚的学术造诣和丰富的教学经验,将复杂的材料科学知识,以一种易于理解、逻辑清晰的方式呈现给读者。我特别赞赏书中对材料的绝缘性能和导电性能的讲解,作者深入探讨了介质的极化、电荷传输机制以及材料的介电常数和电阻率等关键参数。这对于我理解绝缘材料在电力工程中的应用,以及导电材料在电子设备中的作用,提供了重要的理论基础。此外,书中对磁性材料的介绍也让我受益匪浅,了解了铁磁性、顺磁性和抗磁性等不同的磁性类别,以及它们在磁记录、电机等领域的应用。我从中学习到了如何根据材料的磁学特性来设计和制造相关的电子元件。这本书不仅传授了知识,更培养了我对材料科学的浓厚兴趣。

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这本书的出版,可以说是材料科学领域的一份重要馈赠,它为众多 aspiring engineers 提供了一条清晰的学习路径。作者在编写过程中,非常注重知识的连贯性和递进性,确保读者能够逐步建立起对材料世界的全面认知。我特别赞赏书中对材料力学性能的深入剖析,从弹性模量、屈服强度到断裂韧性,作者都进行了细致的讲解,并解释了这些性能与材料微观结构和缺陷之间的内在联系。例如,在解释材料的韧性时,书中详细阐述了裂纹扩展的机制,以及如何通过改变材料的微观结构来提高其断裂韧性。此外,书中对热力学在材料科学中的应用也进行了很好的阐述,特别是关于相变动力学和扩散过程的讨论。这些内容对于理解材料在高温或低温环境下的行为至关重要。我从中学习到了如何利用热力学原理来预测和控制材料的性能。这本书不仅是理论的集合,更是对工程实践的深刻洞察,它让我能够更自信地面对未来的挑战。

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我一直对材料的本质充满好奇,而《材料工程与科学导论》这本书,则以一种令人着迷的方式解答了我心中的诸多疑问。作者在介绍材料的化学性质时,重点放在了材料的腐蚀、氧化和表面改性等方面。我特别欣赏书中对金属腐蚀机理的详细阐述,特别是电化学腐蚀的原理,以及如何通过牺牲阳极、缓蚀剂等方法来减缓腐蚀。这对于我理解金属材料在各种环境下的长期稳定性非常有帮助。此外,书中对聚合物的降解和老化机理的讨论也让我大开眼界,了解了紫外线、热和化学试剂如何影响聚合物的性能,以及如何通过添加稳定剂来延长其使用寿命。我从中学到了如何根据实际应用环境选择合适的材料,并采取相应的防护措施。这本书不仅提供了理论知识,更教会了我如何从实际问题出发,去分析和解决材料相关的挑战。

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