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出版者:

作者:邱恒俊

出品人:

页数:417

译者:

出版时间:2010-3

价格:60.00元

装帧:

isbn号码:9787506657648

丛书系列:

图书标签:

• 特种设备
• 安全监察
• 实用手册
• 安全生产
• 检验检测
• 法规标准
• 操作规程
• 风险防控
• 行业指南
• 技术手册

现代工程材料的结构、性能与应用 本书简介 本手册深入探讨了现代工程领域中应用最为广泛的各类材料的微观结构、宏观性能及其在不同工程实践中的具体应用。全书内容系统、详实，旨在为从事材料科学研究、产品设计、制造工艺以及质量控制的工程师和技术人员提供一本权威、实用的参考指南。 第一部分：材料科学基础 第一章：晶体结构与缺陷 本章首先回顾了固体材料的基本晶体结构，重点阐述了面心立方（FCC）、体心立方（BCC）以及六方最密堆积（HCP）等常见金属晶格的几何特征及其对宏观性质的影响。随后，详细分析了材料中的各种晶体缺陷，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。重点阐述了位错的类型（刃型、螺型、混合型）及其在材料塑性变形过程中的运动机制，如滑移、攀移和交滑移，这是理解金属加工硬化和蠕变行为的关键。 第二章：热力学与相图 本章聚焦于材料体系的相变热力学基础。深入讲解了吉布斯自由能、化学势的概念，以及它们如何决定平衡相的存在。详细介绍了二元合金体系的相图，特别是铁碳合金（Fe-C）相图的解读，包括奥氏体、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点。此外，还涵盖了三元相图的简化分析方法及其在复杂合金设计中的应用。 第三章：动力学与扩散 本章阐述了材料中原子迁移的动力学过程。核心内容包括Fick第一定律和第二定律在扩散现象中的应用，重点分析了扩散激活能、扩散系数与温度、晶体结构的关系。结合实际应用，探讨了固态反应速率的控制因素，例如扩散控制的氧化反应、渗碳和氮化过程，并引入了Kirkendall效应的现代解释。 第二部分：金属材料的性能与加工 第四章：力学性能的表征与测试 本章系统介绍了金属材料的五大基本力学性能：强度、硬度、塑性、韧性和疲劳抗力。详细描述了标准拉伸试验（屈服强度、抗拉强度、延伸率的测定）、硬度试验（洛氏、维氏、布氏）的原理和适用范围。重点深入探讨了材料的断裂力学，包括裂纹萌生、扩展和断裂的机制，引入了线弹性断裂力学（Griffith理论、应力强度因子$K_I$）和弹塑性断裂力学（J积分）的概念及其在结构可靠性评估中的应用。 第五章：金属热处理工艺 本章详细介绍了调质、固溶处理、时效处理、退火、正火等关键热处理工艺的目的和具体操作流程。特别针对马氏体转变（无扩散转变）的特点，阐述了淬火介质的选择、冷却速度控制以及回火过程对马氏体组织、残余应力和力学性能的调整作用。此外，探讨了表面强化技术，如感应淬火和化学热处理（渗碳、渗氮）对提高零件表层耐磨性的重要性。 第六章：塑性成形与连接技术 本章聚焦于金属的塑性加工方法。详细分析了轧制、锻造、挤压、拉拔等主要的塑性成形过程中的应力状态、变形能耗及对材料微观结构的影响（加工硬化和晶粒细化）。在材料连接方面，本章深入比较了各种焊接技术（如熔焊、压焊、钎焊）的冶金原理，重点讨论了焊接残余应力和变形的控制方法，以及焊接热影响区（HAZ）的组织演变与性能退化问题。 第三部分：非金属材料的特性与应用 第七章：陶瓷材料的制备与性能 本章全面介绍结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅、氮化硅）和功能陶瓷的制备技术，包括粉体制备、成型（干压、流延、注浆）和高温烧结过程。重点分析了陶瓷材料的原子键合特性（离子键与共价键）如何导致其高硬度、高耐磨性但低韧性的特点。深入探讨了陶瓷的断裂机制（受制于微裂纹），并介绍了增韧技术（如晶界钝化、裂纹偏转）。 第八章：高分子材料的结构与老化 本章系统讲解了聚合物的分子结构（线性、支化、交联）与宏观性能的关系。详细阐述了玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的物理意义及其对材料使用温度范围的决定性影响。内容涵盖了高分子材料的蠕变、应力松弛现象。此外，本章投入大量篇幅讨论高分子材料的老化机制，包括热氧化老化、光老化和辐射老化，以及相应的抗老化添加剂的应用。 第九章：复合材料的界面与增强机制 本章专注于先进复合材料的设计原理。详细分析了纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧树脂、玻璃纤维增强塑料）的力学性能各向异性。重点剖析了增强相（纤维/颗粒）与基体（树脂/金属/陶瓷）之间的界面在传递载荷中的关键作用。介绍了复合材料的层合理论，包括经典的层合板理论（Classical Lamination Theory），用于预测多层结构在复杂载荷下的响应。 第四部分：功能性材料与前沿探索 第十章：电学、磁学与光学材料 本章介绍了几类具有特定电、磁、光功能的材料。在电学方面，区分了导体、半导体（掺杂、能带结构）和绝缘体的特性，并介绍了铁电和压电材料的基本原理。在磁学方面，详细解析了磁畴、磁化过程，区分了软磁材料（高磁导率）和硬磁材料（高矫顽力）的应用场景。在光学材料部分，讨论了透明导电氧化物和光电子材料在器件中的作用。 第十一章：腐蚀与防护 本章深入研究金属在特定环境下的电化学腐蚀机理，包括均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。系统介绍了腐蚀防护的各种方法，包括：保护性涂层（如重防腐涂料、搪瓷）、缓蚀剂的化学机理、牺牲阳极保护和外加电流保护的工程应用，并讨论了腐蚀监测技术。 第十二章：先进材料的制备与表征新技术 本章侧重于介绍当前材料科学研究和产业界采用的前沿技术。详细介绍原子层沉积（ALD）、化学气相沉积（CVD）等薄膜沉积技术，以及增材制造（3D打印）技术如何改变材料的微观结构设计。在表征方面，重点阐述了扫描电子显微镜（SEM）结合能谱分析（EDS）、透射电子显微镜（TEM）在微观结构成像和成分分析中的高分辨应用，以及X射线衍射（XRD）在物相分析中的作用。 全书结构严谨，图表丰富，理论与实践紧密结合，是材料工程领域从业人员提升专业素养的必备工具书。

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