Fundamentals of Materials Science for Technologists

Fundamentals of Materials Science for Technologists pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Horath, Larry D.
出品人:
页数:598
译者:
出版时间:2000-5
价格:$ 220.12
装帧:
isbn号码:9780130143877
丛书系列:
图书标签:
  • 材料科学
  • 材料工程
  • 技术
  • 工程学
  • 材料特性
  • 材料选择
  • 金属材料
  • 聚合物材料
  • 陶瓷材料
  • 复合材料
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具体描述

For courses in Metallurgy, Materials Science, and Materials Testing in two- and four-year technology programs. Clearly written and with a practical, problem-solving approach, this introduction to the characteristics and testing of materials effectively combines the background students need in principles and theory with plenty of applications, to provide a solid understanding of the materials used in today's machines, devices, structures, and consumer products. Straightforward, non-mathematical coverage is aimed at answering the "why" and "how" questions of materials science and materials testing as they relate to all types of materials-concrete, wood, metals, and polymers-and is geared to helping students build a foundation from which they can learn to design and develop additional materials and conduct materials testing procedures on their own.

好的,这是一份关于《Fundamentals of Materials Science for Technologists》的图书简介,专注于描述该书未包含的内容,并力求详实和自然: --- 《Fundamentals of Materials Science for Technologists》内容排除清单及技术领域扩展 本书《Fundamentals of Materials Science for Technologists》旨在为技术人员和工程专业的学生提供材料科学的基础知识框架,重点聚焦于结构、性能、加工以及材料在典型工业应用中的行为。在理解了本书所涵盖的核心主题——晶体结构、相图基础、机械性能测试(如拉伸和硬度)、热处理基础、导电和导热的基本原理,以及常见金属和聚合物的分类——之后,技术人员需要认识到,材料科学的广阔领域还包含许多本书未深入探讨的关键分支和前沿技术。 以下详细列举了《Fundamentals of Materials Science for Technologists》未涵盖或仅作初步介绍的重要领域,这些领域代表了深入材料科学研究和高新技术产业中的关键知识体系: 一、 高级材料结构与表征技术(超越基础晶体学) 本书主要关注宏观晶体结构和基础缺陷理论(如位错的概念),但对于理解现代材料的复杂性至关重要的高级表征手段和原子尺度结构分析,则未予详述: 1. 电子显微镜学深度应用: 虽然可能提及光学显微镜观察晶界,但本书未深入探讨透射电子显微镜(TEM)和扫描透射电子显微镜(STEM)在纳米尺度下对晶格缺陷、析出相、以及晶界结构的定量分析方法。这包括电子衍射图样的精确解析、高分辨成像(HRTEM)技术及其在确定原子序数信息上的应用。 2. 表面科学与界面工程: 专注于本体材料性能的描述,本书忽略了材料表面行为的复杂性。未包含X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)等技术在确定材料表面化学态和元素分布上的应用。界面(如薄膜/基底界面、复合材料界面)的应力耦合、扩散机制和粘附力问题,是本书覆盖范围之外的专业领域。 3. 非晶态和准晶体结构: 对固体结构的讨论主要集中在周期性晶体结构上。对于玻璃态材料(如特种玻璃和无定形金属)的短程和中程有序结构、弛豫行为、以及准晶体的独特对称性及其热力学稳定性分析,本书没有提供深入的探讨。 二、 进阶热力学与动力学原理 本书对相图的应用是基于经验性理解和基本相变温度的介绍。然而,要真正驾驭复杂合金和功能材料的设计,需要更深层次的热力学和动力学基础: 1. 计算热力学与CALPHAD方法: 未涉及利用计算热力学(CALPHAD)方法,通过拟合实验数据来构建详细的亚稳态和稳态热力学模型,以预测复杂多组分体系的相平衡。 2. 扩散机制的定量模型: 对扩散的讨论停留在Fick定律的定性应用层面。高级材料科学需要深入理解Kirkendall效应、浓度依赖的扩散系数、晶界扩散与体扩散的激活能差异,以及在极端温度梯度下的扩散行为。 3. 相变动力学: 仅涉及简单的成核和长大过程。本书未涵盖TTT图和CCT图的精确建模,以及关于马氏体转变(无扩散相变)的形核机制、应变诱导转变动力学等更复杂的相变速率理论。 三、 先进功能材料与交叉学科领域 《Fundamentals of Materials Science for Technologists》主要侧重于结构材料(金属、陶瓷、聚合物)的力学和基本热电特性。许多高价值的先进功能材料体系,及其背后的物理机制,是本书的空白地带: 1. 光电子与半导体器件材料: 本书对电子材料的讨论仅限于导电性分类。未涉及半导体能带理论的深入解析(直接带隙与间接带隙、掺杂对费米能级的影响)、光电导机制、激子的行为,以及在LED、太阳能电池、激光器中使用的III-V族或钙钛矿材料的特定挑战。 2. 磁性材料的微观结构控制: 缺乏对磁性材料的深入介绍。未涵盖铁磁性、抗磁性和亚铁磁性的起源、磁畴结构、磁滞回线的精细分析、以及磁记录和磁阻效应(如巨磁阻GMR或隧道磁阻TMR)的材料科学基础。 3. 生物相容性与生物材料: 鉴于本书的技术导向,生物医学应用领域被完全排除。例如,生物降解机制、植入物表面的蛋白质吸附与细胞反应、骨传导陶瓷(如羟基磷灰石)的合成与体内反应动力学,均不在其范围之内。 4. 能源储存材料的电化学基础: 对于锂离子电池、燃料电池等关键能源技术所需的材料,本书仅能提供基础的电化学概念。它未包含电极材料(如层状氧化物、磷酸盐)的嵌入/脱嵌机制、固体电解质的离子电导率提升策略,以及电极/电解质界面的固态电解质界面(SEI)的形成与稳定性研究。 四、 先进加工技术与增材制造(超越传统冶金/塑性加工) 传统材料加工(如铸造、锻造、轧制)是本书的基础内容,但现代制造范式正在迅速转向更精细化的控制和非传统方法: 1. 增材制造(3D打印)中的材料科学: 现代制造的核心挑战在于理解激光粉末床熔融(SLM)或电子束熔化(EBM)过程中材料的快速冷却速率(高达$10^6 ext{ K/s}$)对微观结构的影响。这涉及到熔池的快速凝固、枝晶结构的细化、以及由高冷却速率诱导的残余应力和新的缺陷(如冷拉伤)的形成与控制。 2. 薄膜沉积技术: 仅提及材料的宏观涂层。本书未覆盖化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)中等离子体动力学、反应气体选择、薄膜的应力演化、以及如何通过这些技术实现原子层级别的厚度和成分控制。 3. 材料的极端环境行为: 专注于常温常压下的性能。对于在超高温(燃气轮机叶片)、高辐射(核反应堆内部)或极端腐蚀环境下材料的蠕变、辐照损伤、以及应力腐蚀开裂(SCC)的长期演化机理,本书缺乏深入的分析工具和案例研究。 综上所述,《Fundamentals of Materials Science for Technologists》为技术人员构建了坚实的起点,使其能够理解“为什么”材料具有特定性能。然而,要进入材料设计、故障分析或前沿技术开发领域,技术人员必须进一步掌握上述未包含的先进表征、计算建模、功能材料机理以及高精度制造过程中的材料响应等核心知识体系。

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作为一名经验丰富的工程师,我一直希望能找到一本既能系统性梳理材料科学基础,又不失工程实践指导意义的书籍,《Fundamentals of Materials Science for Technologists》恰好满足了我的这一需求。它没有用过于学术化的语言去堆砌理论,而是巧妙地将工程应用的需求融入到材料科学的讲解中。例如,在讨论金属的塑性变形时,书中不仅仅解释了位错的运动原理,还深入探讨了如何通过热处理和合金化来影响位错的滑移,从而实现材料强度的提高和韧性的优化,这对于理解金属材料的加工成型过程至关重要。书中对于电子材料的讲解也让我耳目一新,它清晰地阐述了半导体材料的能带理论,以及不同掺杂方式如何影响导电性能,这对于我理解现代电子元器件的工作原理非常有帮助。让我印象深刻的是,书中还提到了材料的腐蚀与防护,这在许多工程领域都是一个绕不开的问题,作者不仅分析了腐蚀的机理,还列举了多种有效的防护措施,并结合实际案例进行了说明。这本书最大的价值在于,它始终保持着一种“为技术人员而设计”的视角,将复杂的科学原理与工程师日常面临的实际问题紧密结合,让读者能够快速将所学知识应用到工作中。它不是一本可以让你成为材料科学家的书,但绝对是一本能让你成为更优秀、更懂材料的工程师的书。

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我必须说,《Fundamentals of Materials Science for Technologists》颠覆了我对技术类书籍的刻板印象。以往读这类书,总觉得枯燥乏味,需要花费大量的精力去消化晦涩的理论。但这本书却完全不同,它就像一位技艺精湛的讲故事者,用引人入胜的方式,将材料科学的精华娓娓道来。书中的结构设计非常合理,每个章节都围绕一个核心主题展开,并且层层递进,确保读者能够循序渐进地掌握知识。我特别欣赏作者在讲解材料失效机制时所采用的方法,它不是简单地列举几种失效模式,而是深入剖析了导致失效的根本原因,并提供了相应的预防和改进措施。这对于我理解产品可靠性和寿命设计方面,提供了宝贵的参考。此外,书中对于不同材料在特定应用场景下的优缺点分析也做得非常到位,比如在航空航天领域,为什么铝合金和钛合金被广泛应用,而碳纤维复合材料又为何成为未来发展的趋势,都解释得头头是道。读这本书的过程,我感觉自己不仅仅是在学习知识,更是在培养一种解决问题的能力。它教会我如何从材料的角度去审视工程设计中的挑战,并找到最优的解决方案。这本书的语言风格也十分成熟,表达清晰,逻辑严谨,读起来没有任何障碍,反而有一种酣畅淋漓的感觉。它给我带来的不仅仅是知识,更是一种对材料科学的敬畏和热爱。

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《Fundamentals of Materials Science for Technologists》这本书,真的就像一扇窗户,为我打开了通往材料世界的新视角。我一直觉得材料科学很高深,但这本书的叙述方式却非常亲切,让我感觉自己不再是门外汉。它以一种循序渐进的方式,从最基本的原子结构和化学键开始,逐步深入到材料的宏观性能。我尤其喜欢书中关于相图的讲解,它用非常直观的图示和例子,解释了不同温度和成分下,金属合金如何形成不同的微观组织,以及这些组织变化如何影响材料的力学性能。这对于理解焊接、热处理等工艺过程至关重要。而且,书中还触及了一些与环境和可持续性相关的材料知识,比如可回收材料的特性以及生物降解材料的发展,这让我意识到材料科学在应对全球性挑战中的重要作用。让我感到惊喜的是,这本书还包含了材料的检测和表征方法,虽然不是非常深入,但足以让我了解常用的技术,如显微镜观察、X射线衍射等,以及它们在判断材料质量和确定材料成分中的作用。读完这本书,我不再害怕面对各种材料的规格说明书,也不再对工程设计中的材料选择感到迷茫。它让我对材料有了更深刻的认识,也让我对未来材料的发展充满了好奇。这本书真正做到了“化繁为简”,让材料科学变得有趣且易于理解。

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这本《Fundamentals of Materials Science for Technologists》简直是我近几年来读过的最令人振奋的技术类书籍之一!它以一种非常独特的方式,将看似枯燥无味的材料科学知识,转化成了极具启发性和实用性的内容,让我对身边的各种材料有了前所未有的深入理解。作者在解释各种基本概念时,并没有像许多同类书籍那样,一上来就抛出复杂的数学公式和理论框架,而是通过大量贴近生活的实例,比如我们日常使用的手机外壳、汽车的轮胎、甚至是厨房里的不粘锅,来层层剥开材料的奥秘。我尤其喜欢书中对不同材料性能进行对比分析的部分,它们之间的细微差异以及由此带来的应用上的巨大变化,都讲解得鞭辟入里,让人不禁拍案叫绝。读这本书的过程中,我常常会有“原来是这样!”的恍然大悟,这种知识跃迁的体验感非常棒。而且,它不仅仅停留在基础理论层面,还巧妙地将这些知识与实际的工业应用相结合,让我看到了材料科学在工程实践中的巨大价值。比如,关于合金的强度和韧性是如何通过微观结构调控来实现的,书中就给出了非常直观的解释,这对于我理解金属加工和制造工艺大有裨益。这本书的语言风格也相当接地气,很少使用晦涩难懂的专业术语,即使偶尔出现,也会立即配以清晰的定义和解释,这对于非材料科学背景的读者来说,简直是福音。它鼓励我去思考,去探索,去发现材料世界里隐藏的无限可能,这正是我希望从一本技术书中获得的。

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从一个完全没有材料科学背景的工程技术人员的角度来看,《Fundamentals of Materials Science for Technologists》绝对是一本“解密”性质的书籍。它不是那种让你背诵公式、记忆名词的教科书,而是更像一位经验丰富的导师,手把手地教你如何“看懂”材料。书中的图表和插画是它的一大亮点,它们将抽象的概念形象化,比如晶体结构的形成、缺陷的产生以及相变过程,都通过生动形象的图示展现出来,极大地降低了理解门槛。我尤其对书中关于高分子材料的部分印象深刻,它详细阐述了不同单体结构如何影响聚合物的机械性能、热稳定性以及化学抗性,并且将其与塑料、橡胶等常见材料的应用联系起来,让我对它们有了全新的认识。而且,这本书非常注重培养读者的“材料思维”,也就是能够从材料的微观结构、性能以及加工工艺等多个维度去分析和解决工程问题。例如,在讨论陶瓷材料时,它并没有仅仅停留在其高硬度和耐高温的特性上,而是深入剖析了其脆性产生的根源,并介绍了如何通过设计和加工来改善其韧性。这种由浅入深、由表及里的讲解方式,让我觉得受益匪浅。最让我感到惊喜的是,书中还涉及了一些前沿的材料领域,比如纳米材料和复合材料,虽然篇幅不长,但足以引起我的极大兴趣,让我对这些新兴技术有了初步的了解。总的来说,这本书成功地弥合了理论与实践之间的鸿沟,让材料科学不再是遥不可及的象牙塔,而是触手可及的强大工具。

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