金属工艺学实验及习题/职业技术教育教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787113040253

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材料科学与工程基础：从微观结构到宏观性能 ——一本深入浅出、系统全面的材料学导论 图书简介 本教材旨在为初学者和工程技术人员提供一个坚实可靠的平台，用以理解和掌握材料科学与工程的核心原理。全书内容覆盖了从原子尺度到宏观应用的全过程，重点阐述了材料的微观结构如何决定其宏观性能，以及如何通过材料设计和加工来优化这些性能，以满足现代工程的严苛要求。 第一部分：材料的微观世界——结构与键合 本书首先从基础的原子结构和化学键合原理入手，构建起材料科学的基石。 第一章：原子结构与周期性 详细介绍了原子内部的电子排布、量子力学基础概念在材料科学中的应用，以及元素在元素周期表中的位置与其在材料体系中扮演角色的关系。重点讨论了不同电子组态如何影响材料的导电性、磁性和化学反应活性。 第二章：晶体结构与堆积 这是理解固体材料结构的关键部分。本章系统阐述了晶体结构的基本概念，包括晶格、晶胞、晶面指数（Miller指数）和晶向指数。详细分析了金属中最常见的晶体结构：体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方最密堆积（HCP），并对比了它们的空间利用率和滑移系的差异，这些差异直接决定了材料的塑性变形能力。此外，还深入探讨了非晶态材料（如玻璃）的结构特点及其与晶体材料的本质区别。 第三章：晶体缺陷 真实世界的材料并非完美的晶体，缺陷是控制材料性能的关键因素。本章将缺陷分为零维、一维、二维和三维缺陷，并对每种缺陷进行详尽的解析。 零维缺陷（点缺陷）： 重点讨论了纯金属中的空位和间隙原子，以及在离子晶体和半导体中存在的复杂点缺陷（如弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷），并分析了它们如何影响扩散过程和电学性质。 一维缺陷（线缺陷）： 详细介绍了位错的类型（刃型、螺型和混合型），位错的运动及其在金属塑性变形中的核心作用。通过对位错源、交滑移和缠结的分析，解释了加工硬化和晶体材料的强度起源。 二维缺陷（面缺陷）： 包括晶界、孪晶界和堆垛层错。晶界的大小、能态和结构对材料的晶间腐蚀、高温蠕变和磁畴壁运动具有决定性影响。 第四章：化学键合与能量 本章深入探讨了原子间相互作用的本质。分析了范德华力、离子键、共价键、金属键和氢键等不同键合类型的能量学特征、形成机制及其对材料宏观性质（如熔点、硬度、导热性）的影响。通过势能曲线分析，解释了平衡点间距和结合能的物理意义。 第二部分：材料性能的调控——热力学与动力学 材料的性能不是固定不变的，而是依赖于温度、压力和时间的函数。本部分侧重于材料科学中的两大驱动力：热力学稳定性和动力学速率。 第五章：材料的热力学基础 介绍相图的基本构建原理，重点是单组元相图（如水、铁的相图）和二元相图（如Fe-C、Cu-Ni体系）。详细讲解了杠杆定律、冷却曲线的绘制与分析，以及固溶体、共晶、共析反应的判据和实际意义。相图作为“地图”，指导着材料的制备和热处理工艺。 第六章：扩散现象 扩散是材料内部原子迁移的基本过程，对热处理、氧化、渗碳等工艺至关重要。本章阐述了菲克第一定律和第二定律，区分了原子通过空位机制和间隙机制的扩散，并探讨了温度、晶体结构、缺陷浓度对外扩散系数的影响。 第七章：动力学与反应速率 介绍阿累尼乌斯方程在描述材料中各种物理化学过程速率中的应用，包括晶粒长大速率、相变速率等。本章为理解材料的时效性，如时效析出和弛豫现象，提供了理论基础。 第三部分：工程材料的性能与应用 基于前述的结构与性能关系，本部分将理论知识应用于三大类主要的工程材料。 第八章：金属材料 重点分析金属的力学性能。详述拉伸、压缩、弯曲、冲击和疲劳测试的标准和结果解读。深入探讨了加工硬化机制、蠕变行为、断裂韧性（KIC）的测量与意义。分析了合金化、热处理（退火、正火、淬火、回火）对铁碳合金（钢和铸铁）相结构和性能的精细调控，以及非铁金属（如铝合金、铜合金）在航空航天和电子工业中的应用。 第九章：陶瓷材料 陶瓷的特点是高硬度、高耐磨性和优异的耐高温性，但韧性较差。本章介绍陶瓷的离子共价键结构、高熔点特性。分析了氧化物、非氧化物陶瓷的晶体结构和制备工艺（如粉末冶金、烧结）。重点讨论了陶瓷的电学、热学性能以及如何通过晶界工程来提升其抗热震和断裂性能。 第十营：高分子材料 介绍聚合物的分子结构（链结构、拓扑结构）及其与粘弹性的关系。区分热塑性塑料和热固性塑料的性能差异和应用场景。分析了结晶度、玻璃化转变温度（Tg）对高分子材料机械性能和溶胀行为的影响。 第十一营：复合材料基础 随着工程需求的提高，复合材料已成为关键。本章介绍纤维增强和粒子增强复合材料的力学性能模型，如混合法则。分析了金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料的界面设计及其对整体性能的提升作用。 第四部分：材料的制造、服役与失效 材料的性能必须在特定的制造工艺和服役环境中得到验证。 第十二章：材料的加工与成形 本章概述了主要的材料成形方法，包括铸造、塑性加工（锻造、轧制、挤压）和连接技术。阐述了加工过程中材料内部组织结构的变化（如晶粒细化、变形带的形成），这些变化是后续性能优化的基础。 第十三章：材料的服役性能与失效分析 这是将材料科学与实际工程紧密结合的部分。详细分析了常见的材料失效模式： 腐蚀： 电化学腐蚀的机理，包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂（SCC）的预防措施。 疲劳： 循环载荷下的损伤累积、S-N曲线的解读、裂纹萌生和扩展的机制，以及疲劳寿命的预测方法。 蠕变： 在高温下长期载荷作用下的变形和断裂。 通过案例分析，指导读者如何根据服役环境选择合适的材料，并采取有效的防护措施，以确保结构的安全可靠。 总结 本书结构严谨，逻辑清晰，力求在严谨的科学理论基础上，结合丰富的工程实例，帮助读者建立起“结构-性能-加工-应用”的完整知识体系，是材料学领域专业学习和工程实践不可或缺的参考书。

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对于我们这些在职场上摸爬滚打多年的“老油条”来说，买书往往是为了寻找那些我们过去走弯路才学到的经验的总结。这本书的“习题”部分，对我来说价值远超“实验指导”。我发现它里面的许多习题场景，简直就是我过去几年工作中遇到的各种“坑”的复盘和提炼。它没有直接告诉我答案，而是通过层层递进的问题引导你重新审视自己的操作流程。举个例子，关于塑性加工中模具设计的容差控制，书里给出的习题要求我们计算不同公差组合下最终产品合格率的概率分布，这逼迫我重新去理解统计过程控制（SPC）在精密制造中的应用，而不是仅仅停留在图纸要求上。这种将理论知识嵌入到复杂、真实的工程决策情境中的方式，极大地提升了我的职业敏感度。这本书就像一位经验丰富但又极其耐心的导师，在你以为自己已经掌握了全部知识的时候，悄悄抛出一个刁钻的问题，让你意识到自己知识体系中的薄弱环节。

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这本书最让我感到惊喜的是它对新材料和新工艺的关注度。虽然定位是基础的职业教育教材，但它并没有完全固守传统的金属材料范畴。在关于表面工程的那一章，它不仅详细讲解了传统的镀层技术，还专门辟出篇幅介绍了最新的激光熔覆技术在修复高价值零部件上的应用前景，并给出了一套基础的工艺参数设置思路。这对于我们这些需要不断跟进行业前沿的在职人员来说，至关重要。它没有把内容写得过于高深莫测，而是用一种“可理解、可入门”的方式，为我们打开了一扇通往未来技术的大门。我用书中的一个案例，尝试模拟了用最新的热喷涂技术改进一套模具的表面硬度，虽然只是纸上谈兵，但清晰的实验步骤和习题引导，让我对这种新工艺的实施潜力有了直观的认识。这本教材的生命力，就在于它既扎根于坚实的基础，又目光灼灼地投向了未来的制造技术发展方向，确保我们学到的知识不会很快过时。

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说实话，我是一个偏爱理论深度和系统性研究的工程师，起初对这种“职业技术教育教材”的定位是持保留态度的，总觉得可能深度不够。然而，这本书在基础理论的阐述上，虽然力求简洁明了，却又不失科学的严谨性。它在介绍金属热处理那一块时，对相变动力学和冷却速率对微观结构影响的描述，虽然没有使用过于晦涩的术语，但其背后的物理机制讲解得非常到位。我尤其欣赏它在习题设计上的巧妙之处，它不像一些教材那样只设置死记硬背的公式套用题，而是大量设置了情景模拟题，要求读者结合实际生产中的参数和限制条件进行分析和决策，这极大地锻炼了我们解决实际问题的综合能力。比如关于焊接残余应力的分析题，它不仅要求计算出应力大小，更要求从工艺选择上提出预防措施，这种导向性非常符合现代制造业对复合型人才的需求。这本书成功地在“知其然”和“知其所以然”之间找到了一个绝佳的平衡点。

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我是一个追求极致效率的学习者，我希望手头的工具书能最大程度地缩短我从理论到实践的转化时间。这本书在这方面的表现简直堪称典范。它的排版设计非常人性化，重点突出的标记清晰可见，关键公式旁边往往附带着具体的应用实例说明，让你不需要频繁地在正文和附录之间来回翻找。更让我赞叹的是它对“安全操作规程”的强调。在每一个关键的实验环节描述之后，都会有一个专门的“安全警示框”，内容非常具体，比如操作高频感应加热设备时的防护措施，或者处理高温金属屑时的注意事项，这些细节往往在其他教材中被一笔带过，但在实际工作中却可能导致严重后果。这种对“生命安全”和“设备完好”的责任感，已经渗透到了教材的字里行间，使得这本书不仅仅是一本技术指导书，更是一本职业道德的培养读本。读完一遍，感觉自己的操作习惯都规范了许多，这对于规范化管理至关重要。

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这本《金属工艺学实验及习题/职业技术教育教材》简直是为我们这些摸爬滚打在生产一线的技术人员量身打造的案头宝典！我刚拿到手的时候，就被它那朴实无华的封面吸引住了，没有那些花里胡哨的理论堆砌，一看就知道是干货满满。特别是关于铸造工艺的那几章，讲解得极其透彻，什么砂型制作、浇注温度控制，书里图文并茂地展示了每一步操作的关键点和可能遇到的疑难杂症。我记得上次我们车间一个批次的铸件出现缩孔问题，翻遍了手头的旧资料都没找到头绪，最后还是在习题部分找到了一个类似的案例分析，作者不仅指出了问题所在，还给出了详细的改进方案，那简直是救了急！这本书的实用性真的毋庸置疑，它不是那种高高在上的学术著作，而是真正深入到车间实际操作层面的指导手册，每一个实验步骤都清晰到让人可以直接上手操作，对于新入行的学徒来说，这本书的价值无法估量。它让我们这些老手也能时不时地温故知新，保持对工艺细节的敏感度，而不是满足于凭经验蒙混过关。

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