具体描述
《现代材料科学基础：从原子结构到宏观性能》 图书简介 本书旨在为材料科学领域的学生、研究人员以及工程师提供一个全面而深入的、涵盖现代材料科学核心概念的入门与进阶参考。我们着重于将微观尺度的原子结构与宏观尺度的材料性能、加工工艺及应用需求进行有机结合，构建一个完整的材料行为理解框架。全书内容严谨、逻辑清晰，力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点。 第一部分：材料的微观世界——结构与键合 本部分是理解所有材料行为的基础。我们首先深入探讨了晶体结构和非晶态结构。 第一章：原子结构与周期性 详细阐述了原子电子排布、离子键、共价键、金属键以及范德华力等基本化学键的形成机理及其对材料性质的决定性影响。重点分析了不同晶系（如体心立方、面心立方、六方紧密堆积）的几何特征、晶格常数、原子堆积密度（APF）的计算方法，以及如何利用这些几何参数预测材料的理论密度。 第二章：晶体缺陷理论 深入剖析了材料性能的主导因素——晶体缺陷。系统介绍了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）的热力学平衡浓度计算，菲伦开尔方程的应用。继而，详细讨论了线缺陷（位错）的类型（边缘位错、螺型位错、混合位错）及其在剪切应力作用下的运动机制（滑移和攀移），这是理解金属塑性变形的关键。最后，讲解了面缺陷（晶界、孪晶界、堆垛层错）的结构特征及其对晶粒尺寸效应和材料强度的影响。 第二部分：热力学、动力学与相变 本部分聚焦于材料在温度和时间影响下的稳定性和演化过程。 第三章：材料热力学基础 应用热力学第一、第二、第三定律来描述材料系统的能量状态。重点讲解了吉布斯自由能（$G$）在相平衡中的核心作用，相图的构建原理（如杠杆原理、冷却曲线分析）。对二元合金体系（如Fe-C系之外的简单二元合金，如Cu-Ni系）的相图进行详尽的解读，包括固溶体、共晶反应、共析反应和包析反应的微观过程。 第四章：扩散与动力学 系统阐述了材料内部的原子迁移过程——扩散。详细介绍了菲克第一定律和第二定律，以及扩散系数的温度依赖性（阿伦尼乌斯关系）。讨论了扩散机制（间隙扩散、替换扩散）及其在材料加工（如渗碳、烧结）中的重要性。 第五章：固态相变动力学 引入了形核与长大理论，分析了贝里曼S-K模型在相变速率预测中的应用。对比了回复、再结晶和晶粒长大的微观过程及其热力学驱动力。特别关注了马氏体相变的非扩散性机制及其在热处理中的关键作用。 第三部分：材料的宏观性能与结构控制 本部分将理论与工程应用紧密结合，探讨如何通过结构控制来优化材料的机械、电学和热学性能。 第六章：机械性能基础 深入讲解了材料在不同载荷条件下的响应。内容涵盖弹性变形（胡克定律、杨氏模量、泊松比）、塑性变形（屈服强度、加工硬化、流变应力）、断裂力学基础（应力强度因子、断裂韧性$K_{Ic}$、韧性断裂与脆性断裂的判据）。详细分析了疲劳（S-N曲线、Basquin关系、Paris定律）和蠕变（Norton指数）的机理与寿命预测。 第七章：金属材料及其热处理工艺 聚焦于最重要的结构材料——金属合金。以铁碳合金为例，深入解析了退火、正火、淬火和回火等经典热处理工艺对奥氏体、铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体组织的影响，以及如何利用这些相变来精确调控钢的强度和韧性组合。简要介绍铝合金、钛合金等先进结构金属的强化机制（固溶强化、沉淀强化、晶界强化）。 第八章：陶瓷与高分子材料 对非金属材料进行了系统介绍。陶瓷部分侧重于离子键和共价键对高硬度、高脆性和优异耐高温性能的贡献，以及陶瓷的烧结过程和缺陷控制。高分子部分，重点阐述了链结构（线性、支化、交联）对玻璃化转变温度（$T_g$）、粘弹性和流变性能的影响，以及硫化和固化的作用。 第九章：功能材料概述 简要介绍了导电、半导体、介电和磁性材料的本征特性。讲解了半导体中的载流子输运、能带结构在电阻率控制中的作用。磁性材料部分，区分了抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性，并探讨了磁畴理论和磁滞回线的工程意义。 总结与展望 全书辅以大量图表、计算示例和实际案例分析，旨在培养读者运用材料科学原理解决实际工程问题的能力。本书强调跨学科的知识整合，是理解任何工程材料（包括但不限于金属、陶瓷、高分子及复合材料）行为的坚实基石。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有