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出版者:

作者:Hornbogen, E.

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页数:0

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价格:61

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isbn号码:9780387573250

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• 材料科学
• 工程材料
• 材料工程
• 材料选择
• 材料性能
• 金属材料
• 非金属材料
• 复合材料
• 材料应用
• 工业材料

机械与工程科学前沿：材料学的演进与应用 本书深入探讨了现代工程领域中材料科学的核心理论、研究进展以及实际应用。它不仅是对传统材料学科知识的系统梳理，更是对新兴材料、智能材料及其在尖端技术中如何重塑工业格局的全面剖析。全书内容聚焦于理解材料的微观结构如何决定其宏观性能，并详细阐述了如何通过材料设计与加工工艺来优化这些性能，以满足日益严苛的工程需求。 第一部分：基础理论与结构-性能关系 本部分奠定了读者理解材料行为的理论基础，从原子尺度出发，逐步过渡到宏观力学性能的理解。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章详尽考察了金属、陶瓷和聚合物的晶体结构，包括密堆积、体心立方与面心立方等基本晶格类型。重点分析了晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）在材料塑性、导电性及扩散过程中的决定性作用。特别引入了位错理论，阐述了位错的运动和交互如何控制金属的强度和韧性。此外，探讨了如何通过精确控制这些缺陷的浓度和分布，实现材料性能的“工程化”调控。例如，固溶强化、加工硬化以及晶界工程对提高材料的蠕变抗性和疲劳寿命的影响机制被深入分析。 第二章：热力学与相变动力学 材料的稳定性和相变是理解其加工和服役性能的关键。本章基于非平衡态和平衡态热力学原理，构建了材料相图的解读框架。重点讨论了扩散、成核与长大过程在相变中的作用。从冷却速率如何影响铁碳合金（钢）的微观组织（如珠光体、贝氏体、马氏体）形成，到固态扩散在烧结和热处理中的重要性，都进行了详尽的数学建模和实验验证。本章还涵盖了非平衡态相变，如快速凝固技术对形成亚稳态结构的应用价值。 第三章：力学性能的精细表征 本章超越了简单的屈服强度和杨氏模量的测量，深入到材料在复杂应力状态下的响应。重点包括： 断裂力学： 线性弹性断裂力学（LEFM）的基础，裂纹尖端应力场分析，以及弹塑性断裂评价（如J积分和裂纹张开速率）。 疲劳分析： 低周疲劳（LCF）与高周疲劳（HCF）的S-N曲线和$varepsilon$-N曲线的物理意义，疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂的机制。 蠕变与高温性能： 描述了高温下时间依赖性变形的机制，包括攀移、扩散蠕变等，并介绍了高承载结构件（如燃气轮机叶片）对材料抗蠕变性的特殊要求。 第二部分：先进功能材料与智能系统 随着21世纪的到来，材料学已与电子、生物和信息科学深度融合，催生了大量具有特殊功能的新型材料。 第四章：电子、光学与磁性材料 本章专注于材料的电磁特性。在电子材料方面，详细介绍了半导体材料的能带理论、掺杂效应及其在集成电路制造中的基础地位。在光学材料部分，探讨了透明导电氧化物、光纤材料的损耗机制以及非线性光学材料的应用潜力。磁性材料部分则深入解析了磁畴理论、磁各向异性，以及软磁与硬磁材料在能量转换和存储设备中的应用。特别关注了纳米尺度下磁性材料的超顺磁效应。 第五章：高性能复合材料的界面控制 复合材料是实现材料性能“定制化”的最有效途径。本章聚焦于纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC）的设计原理。核心内容在于界面：如何通过表面处理技术（如偶联剂）来确保基体与增强相之间的有效应力传递。详细讨论了碳纤维增强环氧树脂（CFRP）和陶瓷基复合材料（CMC）的制备工艺（如RTM、CVI），及其在航空航天结构中的优势与挑战。 第六章：生物相容性材料与组织工程支架 本部分探讨了材料与生命系统的交互。讨论了生物医用材料（如植入物、药物缓释载体）所需具备的生物惰性、生物活性或生物可吸收性。重点分析了金属（如钛合金）、陶瓷（如羟基磷灰石）和聚合物在体内环境下的腐蚀与降解行为。在组织工程领域，深入探讨了如何利用电纺丝技术或3D打印技术构建具有特定孔隙率、力学匹配度高的三维支架材料，以引导细胞生长和组织再生。 第三部分：前沿制造技术与可持续性 现代材料科学的发展越来越依赖于先进的制造工艺，以及对资源和环境的责任。 第七章：增材制造（3D打印）中的材料挑战 增材制造（AM）正在彻底改变产品设计和制造的流程。本章集中讨论了在金属粉末床熔融（PBF）和定向能量沉积（DED）等工艺中，材料面临的独特挑战。这包括快速冷却速率导致的微观结构演变、残余应力的累积、孔隙率的控制，以及层间结合的强度问题。对激光-粉末相互作用的物理建模和后续的热等静压（HIP）处理在消除内部缺陷中的作用进行了详细论述。 第八章：材料的表面工程与防护 表面的性能往往比本体性能更为关键，尤其是在摩擦、腐蚀和催化领域。本章系统梳理了关键的表面改性技术，包括： 薄膜沉积： 物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）的原理与应用，尤其是在硬质涂层（如TiN、DLC）的制备上。 热喷涂技术： 区分等离子喷涂、HVOF等工艺对涂层微观结构的影响。 腐蚀防护： 阐述电化学腐蚀的机理，并比较了牺牲阳极保护、阴极保护以及缓蚀剂在不同环境下的有效性。 第九章：材料的可持续性与循环经济 面对全球资源限制，材料的生命周期管理至关重要。本章探讨了“绿色化学”原则在材料设计中的应用，如无溶剂合成、水基工艺的开发。重点分析了关键稀有金属（如稀土元素、贵金属）的回收技术，包括湿法冶金和火法冶金的最新进展。最后，讨论了如何通过设计易于解体的材料系统，实现产品报废后的高效分离和再利用，构建闭环的材料循环经济模式。 本书的特点在于，它不仅注重材料的“是什么”，更强调“为什么”和“如何做”，旨在为材料工程师、研发人员以及高年级本科生和研究生提供一套严谨、前沿且高度实用的知识体系。

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读完这本新作，我有一种强烈的冲动想立刻去参加一场关于现代美学与工业设计的研讨会。这本书的结构非常新颖，它没有遵循传统的线性叙事，而是采用了碎片化的、如同思维导图般的方式，将当代社会中各种前沿的材料科学、人体工程学与哲学思辨进行了大胆的、甚至有些挑衅性的并置。作者的洞察力令人惊叹，他能从一块被随意丢弃的复合材料中，解读出未来城市构建的可能性。书中的论证逻辑极其严密，每提出一个观点，都会辅以大量的跨学科案例佐证，从纳米技术到极简主义建筑风格，无所不包。我特别欣赏其中关于“物质的熵增与审美逃逸”那几个章节，读来令人醍醐灌顶，深刻地反思了我们对“耐用性”和“短暂性”的偏爱是如何塑造了我们的消费观和价值观。这本书更像是一本操作手册，指导我们如何用一种更具批判性和前瞻性的眼光，去审视我们身边的一切“构成要素”，充满了理性思辨的张力和对未来世界秩序的构建欲望。

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坦白说，初次接触这本书时，我感到了一丝挫败，因为它似乎完全是为某个特定领域的专家准备的。书中充斥着大量高度专业化的术语和复杂的公式推导，如果不是有一定的背景知识储备，很容易在开篇就被那些密密麻麻的符号和图表劝退。然而，一旦我决定强迫自己跟上作者的思维节奏，开始梳理那些底层逻辑，这本书的价值便如同冰山融化般显现出来。它并非故弄玄虚，而是以一种近乎严苛的精确性，试图捕捉自然界和工程学中的基本规律。它详细解析了特定材料在极端条件下的反应机制，那些关于应力、疲劳极限以及微观结构演变的论述，严谨到令人敬畏。这本书的价值不在于它能带给你多少轻松愉快的阅读体验，而在于它能极大地磨砺你的逻辑思维能力，迫使你建立起一个清晰、无懈可击的知识框架。读完后，我对很多“理所当然”的工程现象都有了全新的、更加本质性的理解，它更像是一本教科书级别的参考指南，其深度和广度都令人难以置信。

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这本书简直是本时间机器，把我瞬间拉回了那个充满着古老智慧的时代。我记得第一次翻开它，就被那种厚重而又充满神秘感的氛围所笼罩。作者仿佛是一位穿越时空的旅人，用极其细腻的笔触描绘着那些已经消逝的文明的日常片段。书中的语言并不华丽，却自有其独特的韵味，像是从岩石缝隙中渗出的清泉，自然而又深远。我尤其喜欢他对于那些日常器皿的描绘，那种对材质纹理的执着捕捉，让我仿佛能触摸到千年前工匠指尖的温度。比如，他对陶土烧制过程中微妙的颜色变化的描述，那种从泥土到坚硬实体的蜕变过程，简直可以称得上是一部无声的史诗。这本书不是那种快餐式的阅读体验，它需要你沉下心来，像品尝陈年的老酒一样，细细地咂摸其中的滋味。每一次重读，都会有新的感悟，仿佛那些沉睡的记忆被重新唤醒，与当下的世界产生了奇妙的共鸣。它教会了我敬畏，敬畏那些看似平凡的“物”，以及它们背后所承载的漫长历史与人类智慧的积累。

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这本书简直是一场感官的盛宴，它不是在“告诉”你某些东西，而是在“引导”你体验某些感觉。全书弥漫着一种近乎诗意的氛围，作者似乎拥有将无生命体赋予灵魂的魔力。他笔下的世界是流动的、有生命的，即便是最坚硬的金属，在他的描述下也仿佛有了呼吸和心跳。我读到某些段落时，不得不停下来，闭上眼睛，去想象他所描绘的场景——比如，光线穿透一块特定晶体的折射效果，或者两种不同硬度材料在特定压力下的“呻吟”。这种细腻到极致的观察力，使得全书充满了画面感和触感。它对“质地”的探讨达到了一个前所未有的深度，探讨了“触觉”在人类认知结构中的核心地位。与其说这是一本严肃的论著，不如说它是一部献给触觉和视觉的赞歌。对于那些希望提升自己审美层次，希望能够真正“看”见世界的人来说，这本书提供了绝佳的途径，它拓宽了我对“美”的边界认知，让我开始关注那些平日里被我们忽略的细微之处的魅力。

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这本书的叙事风格非常像一位老朋友在壁炉边，用他那特有的、略带沙哑的声音，给你讲述他多年漂泊江湖的见闻录。它没有宏大的理论体系，也没有精密的实验数据，它有的只是一个个真实发生的故事，关于“人”与“物质”之间错综复杂的关系。作者似乎对那些承载着集体记忆的物件怀有深厚的感情，他会记录一块古老建筑石材是如何见证一代又一代人的兴衰，或者一柄祖传的工具是如何因为使用者的不同而染上不同的“性格”。这些故事有的幽默，有的悲壮，但无一例外都充满了浓郁的人文关怀。它提醒我们，任何物质的背后，都必然烙印着使用者的意志、情感和时间的力量。这本书读起来非常舒服，它像一个温暖的怀抱，让我们从冰冷的科技和抽象的理论中抽离出来，重新关注人性的温度是如何渗透到我们生活的每一个角落。它强调了“故事性”和“传承性”对于理解物质世界的不可替代性，是一部充满人情味的田野考察笔记。

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