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出版者:

作者:赵洪志

出品人:

页数:243

译者:

出版时间:2007-5

价格:19.50

装帧:

isbn号码:9787560247403

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 工程基础
• 机械原理
• 设计基础
• 机械制图
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• 制造业

《工程材料科学与应用》内容简介 图书名称：工程材料科学与应用 核心定位： 本书旨在为机械、土木、材料、航空航天等工程技术领域的学生、研究人员及一线工程师提供一套全面、深入且具有高度实践指导意义的工程材料科学基础理论、性能分析与先进应用技术体系。它将材料的微观结构、性能、加工工艺与宏观工程应用紧密结合，构建起一座连接基础科学与工程实践的坚实桥梁。 本书结构与内容概述： 本书共分为五大部分，二十章，覆盖了工程材料领域的核心知识脉络，深度与广度兼备。 第一部分：材料科学基础与结构（微观世界的构建） 本部分着重于奠定材料科学的理论基石，深入探讨材料的本质属性是如何由其内部结构决定的。 第一章：工程材料概论与分类： 系统梳理金属、陶瓷、高分子、复合材料四大类工程材料的范畴、历史发展及其在现代工程中的战略地位。阐述材料的性能与应用之间的相互制约关系。 第二章：晶体结构与缺陷理论： 详细讲解晶体结构（面心立方、体心立方、六方最密堆积等）的几何特征，重点剖析点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成机理、运动规律及其对材料宏观力学性能（如塑性、强度）的决定性影响。 第三章：材料的电子结构与化学键合： 探讨原子尺度的电子排布、不同化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）的性质，并引入能带理论，解释材料的导电性、导热性、光学特性与电学特性的根本来源。 第二部分：金属材料的相变与性能（工程的脊梁） 金属材料是传统工程中最核心的承载结构件，本部分聚焦于钢铁材料的热处理、相图解析及其性能调控。 第四章：二元和三元相图解析： 深入学习杠杆定律、冷却曲线分析、TTP/TTT图的绘制与解读。重点解析铁碳合金相图（Fe-Fe₃C），掌握奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体、贝氏体和马氏体的形成条件与组织特征。 第五章：黑色金属热处理工艺： 详述退火、正火、淬火、回火（包括低温、中温、高温回火）的工艺流程、原理及对最终组织（如残余应力、硬度、韧性）的影响。引入感应淬火、激光淬火等先进热处理技术。 第六章：有色金属及其合金： 覆盖铝合金（Duralumin、7000系）、铜合金（黄铜、青铜）、钛合金和镁合金的强化机制、典型应用场景（如航空航天、精密仪器）。 第七章：金属的塑性加工与连接： 分析冷加工和热加工对金属晶粒结构和性能的改变（加工硬化），探讨焊接、钎焊过程中的冶金反应与接头性能评价。 第三部分：非金属材料的特性与工程化（功能与轻量化的趋势） 本部分拓展至陶瓷、高分子和复合材料，这些材料在耐高温、耐腐蚀和功能化应用中扮演关键角色。 第八章：结构陶瓷与功能陶瓷： 介绍氧化物、非氧化物陶瓷（如SiC, Si₃N₄）的制备工艺（粉末冶金、反应烧结），重点分析其高硬度、耐磨性、耐高温特性，同时解决脆性断裂的工程对策。 第九章：高分子材料的结构与流变学： 阐述线型、支化、交联高分子的结构差异，分子链的运动机制。引入粘弹性理论、蠕变和应力松弛现象，指导工程中高分子部件的寿命预测。 第十章：高分子加工与改性： 覆盖注塑、挤出、吹塑等主要成型工艺，探讨增塑剂、稳定剂、阻燃剂对材料性能的调控作用。 第十一章：先进复合材料基础： 深入讲解纤维增强复合材料（FRP/MMC/CMC）的增强体（碳纤维、玻璃纤维）与基体（树脂、金属、陶瓷）的选择原则。分析各向异性力学行为及铺层设计对层间剪切强度的影响。 第四部分：材料的力学行为、失效与服役（可靠性的保障） 这是连接材料科学与结构安全的关键环节，重点关注材料在实际应力环境下的响应。 第十二章：材料的力学性能测试与表征： 详细介绍拉伸、压缩、弯曲、扭转等静态力学性能测试的标准与数据解读。重点讲解冲击韧性（Charpy/Izod）、硬度测试（洛氏、维氏）及其与强度的关系。 第十三章：材料的疲劳断裂机学： 深入探讨疲劳（低周疲劳/高周疲劳）的损伤累积机制，S-N曲线的构建与应用。引入Paris定律，分析裂纹的萌生、扩展与最终断裂过程。 第十四章：蠕变与应力松弛： 分析材料在高温或恒载荷下的长期变形行为，探讨Norton、Bailey等蠕变本构模型在核电、燃气轮机等高温部件设计中的应用。 第十五章：材料的腐蚀与防护： 分类介绍电化学腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）、应力腐蚀开裂（SCC）和氢脆现象。详细阐述牺牲阳极保护、外加电流保护、涂层技术等工程防护措施。 第五部分：材料的制备、加工与前沿技术（面向未来制造） 本部分关注材料如何被精确地制造出来，并展望材料领域的最新发展方向。 第十六章：先进材料的制备技术： 聚焦于粉末冶金（烧结、热压）、快速凝固技术在制备特殊合金中的应用。介绍薄膜沉积技术（PVD/CVD）在表面工程中的作用。 第十七章：增材制造（3D打印）中的材料科学： 重点分析选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）过程中金属粉末的熔化、流动、凝固过程中的冶金问题，如孔隙率控制和残余应力管理。 第十八章：材料的无损检测（NDT）： 介绍超声波检测、射线检测、涡流检测等技术在评估材料内部缺陷、监测服役状态中的原理与局限性。 第十九章：智能与自修复材料： 探讨形状记忆合金（SMA）、压电材料、相变储能材料等功能材料的工作原理及工程化挑战。 第二十章：材料的设计与计算模拟： 介绍计算材料学（如DFT、分子动力学模拟）在预测新材料性能、优化晶界结构中的应用，以及有限元方法（FEM）在结构服役性能模拟中的基础作用。 本书特色： 1. 深度结合应用案例： 每章均配有详尽的工程实例分析，如飞机起落架的疲劳设计、核反应堆材料的辐照损伤、医疗植入物的生物相容性评价等，确保理论知识能直接映射到实际工程问题。 2. 强调微观-宏观关联： 始终贯穿着“结构决定性能，性能决定应用”的主线，使读者不仅知其然，更知其所以然。 3. 前沿性与实用性并重： 覆盖了传统材料的核心内容，同时大量引入了增材制造、纳米材料界面、极端环境材料等现代工程热点。 4. 丰富的图表与数据支撑： 配备了大量的相图、S-N曲线、断口形貌图和实验数据，便于读者直观理解复杂的材料行为。 适用对象： 本书适合作为高等院校材料科学与工程、机械工程、航空宇航工程、材料物理等专业本科高年级及研究生的核心教材或参考书。同时，对于从事材料研发、产品设计、质量控制和设备维护的工程技术人员而言，本书也是一本不可多得的专业工具书。通过系统学习，读者将能够依据工程需求，科学地选择、设计、加工和评估各类工程材料的性能与可靠性。

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我通常对偏理论的书籍敬而远之，但这次对《机械设计基础》的接触完全改变了我的看法。这本书成功地将那些看似高冷的理论，如机构运动学分析中的瞬心法和速度投影法，通过生动直观的几何演示和动画模拟的文字描述（想象中的），变得触手可及。我尤其欣赏作者在引入新概念时，总是先从一个实际的工程问题切入，比如“为什么行星齿轮传动比其他齿轮系更紧凑？”，然后再引入必要的数学工具来解决这个问题。这种“问题驱动”的学习路径，极大地激发了我探索背后的物理机制的兴趣。此外，书中对失效分析的讲解也十分到位，它不仅仅关注静态强度，还加入了对摩擦磨损和振动问题的初步讨论，这体现了作者对机械系统整体性的深刻理解。这本书的阅读体验，就像是跟随一位经验丰富的导师，从最基本的螺纹连接开始，一步步登上了复杂机械系统设计的山顶。

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说实话，我接触过不少机械原理方面的书籍，但很少有能像这本《机械设计基础》一样，在理论深度和工程实用性之间找到如此完美的平衡点。这本书最吸引我的是它对设计流程的系统性梳理。它不是孤立地讲解某个机构的知识点，而是将整个设计过程——从初始概念的形成、运动方案的选择、到关键部件的强度校核，再到整个系统的润滑和密封——串联了起来，形成了一个完整的知识体系。我特别喜欢它引入的“可靠性设计”章节，这在很多基础教材中往往被一笔带过。在这里，作者用非常严谨的概率论方法，指导我们如何在不确定性环境下进行优化决策，这对于设计高可靠性、高安全性的产品至关重要。阅读过程中，我多次停下来，对照自己正在进行的项目，发现书中介绍的规范和经验法则，能立即解决我项目中遇到的实际难题。语言风格上，它保持了一种恰到好处的学术严谨性，但又避免了过度晦涩，读起来流畅且富有启发性，仿佛在听一位大师的授课，令人受益匪浅。

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对于我这样一个跨专业背景的读者来说，理解机械设计中的许多核心概念一直是个挑战，但这本书似乎为我们这类人量身打造。它的语言风格非常平易近人，没有那种咄咄逼人的专业术语堆砌。比如，在解释复杂受力分析时，它会巧妙地运用类比，将抽象的应力集中问题比作水流通过狭窄通道时的加速现象，这种生活化的比喻立刻打破了我的心理障碍。书中对“公差与配合”的讲解尤其精彩，以往我对这部分内容总是感到头疼，但这本书通过大量的配合图例和实际制造误差的分析，让我明白了为什么精确的尺寸控制在机械制造中如此重要。它强调了“设计即是妥协”的理念，教导读者如何在刚度、重量、成本和可靠性之间做出最优的平衡。这本书的整体感觉是温暖而富有启发性的，它让你感到机械设计并非遥不可及的科学，而是可以通过系统学习和实践掌握的精妙艺术。

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这本《机械设计基础》真是我近期阅读过的最令人振奋的技术书籍之一。我原本以为这会是一本枯燥的教科书，充满了抽象的公式和难以理解的理论，但事实完全出乎我的意料。作者显然对如何传授复杂的机械原理有着深刻的洞察力。书中对各种传动机构，比如齿轮、带传动、链传动等的设计和分析，描述得极其清晰透彻。我尤其欣赏它在介绍材料力学部分的处理方式，并没有仅仅停留在计算应力和变形上，而是结合了大量的实际工程案例，让我能直观地理解为什么选择某种材料或某种结构设计是至关重要的。举个例子，书中关于疲劳失效的章节，不仅仅是罗列了S-N曲线，而是深入探讨了表面处理技术如何显著提高零件的寿命，这对于实际工作中的设备维护和寿命预测提供了极大的帮助。书中的图示绘制得非常精美且准确，很多剖视图和爆炸图，让我能够轻松地在大脑中构建出零件的三维空间关系。总的来说，这本书不仅是知识的宝库，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教导我如何像一个真正的机械设计师那样去思考问题，极大地拓宽了我的工程视野。

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这本书的排版和内容组织简直是教科书级别的典范。我通常阅读技术书籍时，最大的痛点是找不到重点，或者重点被淹没在冗长的文字中。然而，《机械设计基础》在这一点上做得极为出色。它大量使用了对比表格、流程图和关键概念的醒目标注。例如，在比较不同类型的轴承（滚动轴承和滑动轴承）的优缺点时，作者用一个清晰的图表将适用工况、承载能力、安装精度等关键指标一目了然地展示出来，这比阅读几页的纯文字描述效率高出百倍。更值得称赞的是，它对“标准件选用”这一实用性极强的内容给予了足够的重视，详细阐述了螺栓连接的预紧力计算、键和花键的配合选择标准，以及如何利用标准件库来加速设计过程，这无疑是为初入职场的工程师准备的“武功秘籍”。这本书不只是教你怎么“算”，更重要的是教你如何“做”，如何高效、规范地完成设计工作，从这个角度来看，它的价值远超其定价。

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