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出版者:新星出版社

作者:[日]门田和雄

出品人:

页数:224

译者:孙诗皓

出版时间:2019-3-31

价格:28

装帧:平装

isbn号码:9787513323420

丛书系列:读库出品·读小库

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《材料科学基础：微观结构与性能的桥梁》 内容简介： 本书旨在为读者构建一个扎实、系统的材料科学基础框架，深入探讨材料的微观结构、性能、加工及应用之间的内在联系。我们深知，理解材料的本质，是进行任何工程设计和创新的前提。因此，本书的叙述逻辑严格遵循从原子尺度到宏观性能的递进路径，力求清晰阐明“结构决定性能”这一核心科学原理。 全书共分为八个核心章节，内容组织紧凑而详尽。 第一章：材料的分类与基本概念 本章首先为读者勾勒出当代材料科学的全景图。我们将材料划分为金属、陶瓷、聚合物三大传统类别，并重点引入了半导体材料、复合材料和功能材料（如智能材料、纳米材料）等新兴领域。在此基础上，我们将定义材料科学与工程学的核心任务，即如何通过控制材料的成分和结构来满足特定的工程需求。此外，本章还将回顾晶体学基础，为后续章节理解晶体结构缺陷奠定必要的理论基础。 第二章：晶体结构与缺陷工程 晶体结构是理解材料宏观性能的微观基石。本章将详细解析体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）等常见金属晶体结构，并通过密堆积指数、配位数等概念，量化描述结构的紧密程度。着重讲解晶体学中的数学工具，如米勒指数，确保读者能够准确描述和分析晶面的滑移方向。 随后，本章的核心内容转向“缺陷”。我们将晶体缺陷分为点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。特别强调位错理论，这是理解金属塑性变形机制的关键。通过分析位错的运动、交割和缠结，读者将能初步掌握如何通过热处理和冷加工来调控材料的力学性能。 第三章：材料的热力学与相图解析 材料的稳定性和组织演变，受热力学规律的支配。本章将引入吉布斯自由能、焓和熵的概念，解释为什么某些结构是稳定的，以及相变发生的驱动力。我们详细阐述了化学热力学在材料科学中的应用，特别是固溶体形成、有序-无序转变的判据。 相图是材料工程师的“地图”。本章将深入剖析单组元、二元（如Fe-C体系的经典铸铁和钢的相区划分）及复杂多组元相图的绘制与解读方法。重点讲解平衡冷却过程、非平衡冷却（如析出相的形核与长大）、以及相变动力学（如柯芬-洛马金斯成核理论的简化应用）在实际材料制备中的指导意义。 第四章：金属材料的形变与强化机制 本章聚焦于金属材料的力学性能。首先，阐释弹性形变（胡克定律）与塑性形变的本质区别，以及韧致变形与脆性断裂的判据。 强化机制是本章的重点。我们将系统性地介绍提高金属强度的四大主要途径：1. 固溶强化（通过引入杂原子阻碍位错运动）；2. 晶粒细化强化（Hall-Petch关系）；3. 加工硬化（位错密度增加）；4. 沉淀强化（第二相粒子的钉扎效应）。通过对这些机制的量化分析，读者将掌握设计特定强度等级合金的设计思路。 第五章：陶瓷与高分子材料的特殊结构与性能 与金属的自由电子结构不同，陶瓷和聚合物的性能由其特有的化学键和分子链结构决定。 对于陶瓷，本章强调离子键和共价键的本质，解释其高硬度、高熔点和脆性的原因。重点讨论化学计量性、晶格缺陷（如施特雷斯勒-休克尔缺陷对）对导电性和离子迁移率的影响。 对于高分子材料，核心概念是链结构（线性、支化、交联）和拓扑结构（结晶度、玻璃化转变温度$T_g$）。详细分析了高分子材料的粘弹性行为，区分了橡胶态、玻璃态和粘流态，并讨论了蠕变和应力松弛现象。 第六章：材料的导电、介电与磁学特性 本章转向材料的功能性。在电学方面，我们从能带理论出发，清晰区分导体、半导体和绝缘体的电子结构差异。详细阐述了半导体材料中掺杂对载流子浓度的影响，以及PN结的形成原理。 在磁学领域，本章解释了磁畴、磁畴壁的概念，并详细比较了铁磁性、反铁磁性和抗铁磁性的微观根源。最后，简要介绍磁记录材料和软磁/硬磁材料的选择依据。 第七章：材料的腐蚀与失效分析 材料的长期可靠性依赖于其抵抗环境侵蚀的能力。本章系统介绍电化学腐蚀的基本原理，包括阳极反应和阴极反应。重点分析不同类型的腐蚀，如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。同时，提供控制腐蚀的工程方法，如牺牲阳极法、惰性涂层和缓蚀剂的应用。 在失效分析部分，我们将引导读者如何通过断口形貌（如韧性断口、疲劳裂纹扩展区）来反推材料失效的根本原因，是疲劳、蠕变、还是瞬时过载。 第八章：先进制造工艺与材料的耦合 本章连接了理论与实践，探讨现代材料加工技术如何影响最终材料的微观组织和宏观性能。内容涵盖： 1. 凝固工艺： 铸造过程中的枝晶生长控制和偏析现象。 2. 塑性加工： 轧制、锻造和拉拔过程中的冷/热变形对晶粒结构和残余应力的影响。 3. 热处理技术： 退火、正火、淬火和回火等工艺参数对特定组织（如马氏体、贝氏体）的精确调控。 4. 粉末冶金与增材制造（3D打印）的特点： 重点分析增材制造中快速凝固带来的新型微观结构（如非平衡态相）及其力学响应的挑战。 适用对象： 本书适合所有接触或准备接触工程设计与制造领域的人员阅读，包括机械工程、土木工程、航空航天、材料科学与工程等专业本科生、研究生，以及需要系统回顾和深化材料基础知识的工程技术人员。通过本书的学习，读者将不仅仅停留在“知道某种材料的属性”，而是能够“理解其属性的根源，并能指导材料的选择与设计”。

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拿到这本书的时候，我还在犹豫，毕竟市面上的技术类书籍浩如烟海，很多都是翻译过来的，读起来晦涩难懂，或者内容太陈旧，跟不上现在的工业发展。但这一本给我的感觉截然不同，它有一种本土化和前瞻性的完美结合。内容上，它并没有过多纠结于那些已经被淘汰的工艺和设计方法，而是把笔墨放在了现代制造业中应用最广泛的那些标准件和常用机构上。比如在讲解轴承选型时，它详细对比了滚动轴承和滑动轴承在不同工况下的优缺点，并且附带了详细的选型图表和计算步骤，这一点对于实际工作中的工程师来说简直是福音。更让我惊喜的是，书中穿插了一些小小的“设计陷阱”提醒，比如“新手最容易忽略的动平衡问题”、“防止过盈配合失败的预处理方法”等等，这些都是经验之谈，是教科书里往往一笔带过的东西，但却是决定设计成败的关键。这本书的深度和广度拿捏得恰到好处，既能满足初学者打基础的需求，也能让有一定基础的人从中找到提升的点子。它更像一位资深的前辈在旁边手把手地指导，而不是冷冰冰的知识堆砌。

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这本书的封面设计得挺有意思，简约又不失专业感，光是看到那个齿轮的线条勾勒，就让人忍不住想翻开看看。我本来对机械设计这块儿知识了解得比较零散，很多概念都是靠着网上各种碎片化的资料拼凑起来的，总感觉心里没底。拿起这本《机械设计从头学》，首先吸引我的是它的结构安排。它没有一上来就抛出那些复杂的公式和图纸规范，而是循序渐进地从最基础的材料力学、公差配合讲起，就像是给一个完全不懂行的人耐心讲解搭积木的原理一样。作者的文字功底很扎实，把抽象的理论用非常贴近生活的例子来阐述，比如讲解受力分析时，会用桥梁的结构或者自行车架的受力点来打比方，这一下子就让那些枯燥的知识点“活”了起来。我特别欣赏它对工程思维的培养，不仅仅是告诉你“怎么算”，更重要的是告诉你“为什么要这么算”，这种底层逻辑的梳理，对于想真正掌握这门手艺的人来说，是无价之宝。读完前几章，我感觉自己对机械图纸的理解都有了一个质的飞跃，以前看那些密集的尺寸和符号像看天书，现在至少能大致看出设计者的意图了。

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坦白说，很多机械设计入门书籍的习题部分都非常敷衍，要么是概念性的选择题，要么就是难度陡增的计算题，让人抓不到头绪。这本书的习题设计，我必须得点个赞。它不是为了考而考，而是为了引导思考。每一个章节末尾都有不同梯度的练习：基础巩固题，用于检验是否掌握了基本概念；综合应用题，往往会设定一个相对贴近工业实际的场景，需要你综合运用多个知识点来求解；而最棒的是那些“开放性思考题”，它不会给出标准答案，而是引导你去讨论不同设计方案的利弊，比如“如果将该机构的驱动方式从液压改为电动，需要重点考虑哪些因素？”这种训练，真正锻炼了我们解决复杂工程问题的能力，培养了一种批判性思维，而不是死记硬背公式的“计算机器”。这本书的价值，已经超越了单纯的技术手册，它更像是一个思维训练场。

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在众多技术读物中，这本书的排版和细节处理体现了一种难得的匠人精神。纸张的质感很好，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这对需要长时间对着图纸和文字琢磨的读者来说，非常重要。书中的字体选择和行距处理都非常舒服，关键术语的加粗和彩色高亮使用得恰到好处，有助于快速定位和记忆重点。更细致的地方在于，作者在讲解一些复杂公式的推导过程时，会用小框或者注释的形式标注出其物理意义和限制条件，确保读者在应用公式时不会“乱用”。我发现，很多作者在写作过程中会倾向于使用自己最熟悉的计算方法，但这本书却非常公正地呈现了多种主流的设计流派和计算规范的差异，这对于准备从事国际化合作或者需要与不同标准体系对接的读者来说，提供了极大的便利。它不仅仅是教会你一个方法，更是为你打开了一扇通往更广阔技术视野的大门。

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我是一个动手能力比较强，但理论功底很薄弱的爱好者，很多时候遇到问题都习惯性地去“猜”或者“试错”，效率很低。《机械设计从头学》这本书的编排逻辑，简直是为我这种人量身定做的。它将理论学习和实际应用场景紧密地绑定在一起。比如，当你学完几何公差那一章后，紧接着就会有一个专门的案例分析，讲解如何在一台精密仪器中确保配合件的精度和互换性。这种即学即用的模式，极大地提升了我的学习兴趣和知识的留存率。而且，它的插图质量非常高，不是那种模糊不清的黑白线条图，而是清晰的三维渲染图和剖视图，很多复杂的内部结构，通过这些图示能瞬间豁然开朗。我尤其喜欢它对“可靠性设计”的探讨，它不像其他书那样只谈强度和刚度，而是深入到疲劳、蠕变这些长期服役的性能指标，让我开始从一个更长远的眼光去看待一个零件的生命周期。读完这本书，我感觉自己对“设计鲁棒性”有了更深刻的理解，不再满足于“能用就行”，而是追求“稳定可靠”。

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不懂这样一本硬核的工科直男金工实习辅导书为什么会放在「读小库」系列里。内容挺棒的，比较系统，面面俱到，但是信息量实在太大，个人觉得不适合作为青少年读物。当然，如果是要替代高中通用技术课本的话倒是不错。这本书比现行通用技术课本好一百倍。

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需要一定的基础知识才能看懂。

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果然像郑老师说的，最后说到电路设计的难度陡然上升。前面入门的机械结构，零件设计还是很有意思的。谢大尉赠书！

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难度把握的不好。简单部分没兴趣看，复杂的公式计算看不懂。

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难度把握的不好。简单部分没兴趣看，复杂的公式计算看不懂。