Engineering Materials 1, Third Edition

Engineering Materials 1, Third Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Butterworth-Heinemann
作者:Michael F. Ashby
出品人:
页数:448
译者:
出版时间:2005-03-28
价格:USD 60.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780750663809
丛书系列:
图书标签:
  • Engineering
  • Engineering Materials
  • Materials Science
  • Mechanical Properties
  • Material Selection
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具体描述

Widely adopted around the world, this is a core materials science and mechanical engineering text. "Engineering Materials 1" gives a broad introduction to the properties of materials used in engineering applications. With each chapter corresponding to one lecture, it provides a complete introductory course in engineering materials for students with no previous background in the subject. Ashby and Jones have an established, successful track record in developing understanding of the properties of materials and how they perform in reality. This is one of the best-selling materials properties texts; well known, well established and well liked. It provides new student friendly format, with enhanced pedagogy including many more case studies, worked examples, student questions, full instructor's manual and online tutorial material for adopting tutors. It is written by world-renowned author team.

工程材料学:探索支撑现代文明的基石 从高耸入云的摩天大楼到深海探索的潜艇,从指尖轻触的智能手机到驰骋赛道的超级跑车,我们生活的世界无时无刻不被各种各样的材料所构建和塑造。工程材料学,这门涵盖了材料的结构、性能、加工以及应用等方方面面的学科,正是理解和创造这些物质基础的钥匙。它不仅是工程师必须掌握的核心知识,更是推动科技进步和社会发展的底层驱动力。 这本书将带领读者踏上一段深入探索工程材料世界的旅程。我们不会仅仅停留在对材料名称的罗列,而是着重于理解材料之所以如此表现的内在机理。我们将从最基础的原子和分子层面出发,逐步深入到材料的微观结构,例如晶体学、缺陷以及相变等概念。通过理解这些微观尺度的规律,我们才能更好地解释材料在宏观层面表现出的力学、热学、电学、磁学以及光学等各种性能。 材料的结构决定性能:微观世界的奥秘 材料的性能并非凭空而来,而是与其内部的原子排列方式、结合方式以及存在的缺陷息息相关。本书将详细阐述不同材料的原子结构,例如金属中的晶格结构,陶瓷中的离子键和共价键,以及聚合物中的长链结构。我们将探讨不同晶体结构(如面心立方、体心立方、六方密堆积)对金属强度、延展性等性能的影响。 缺陷,虽然听起来是“不完美”,但在材料科学中却扮演着至关重要的角色。位错的存在使得金属能够发生塑性变形,晶界的数量和形态则影响着材料的强度和韧性。本书将深入讲解点缺陷、线缺陷(位错)、面缺陷(晶界、畴界)以及体缺陷(空隙、夹杂物)的形成机制、类型以及它们对材料宏观性能的深远影响。理解这些缺陷,也就意味着掌握了调控材料性能的关键。 相变,是材料在特定条件下发生的从一种物相向另一种物相的转变。例如,钢铁的热处理过程中发生的奥氏体、马氏体、珠光体、贝氏体等相变,极大地影响着钢的硬度、强度和韧性。本书将详细介绍不同材料中的相变原理,包括相图的解读、相变的驱动力以及相变动力学,为理解和控制材料的性能提供理论基础。 多样化的材料家族:金属、陶瓷、聚合物与复合材料 工程领域所应用的材料种类繁多,它们各具特色,适用于不同的工作环境和性能要求。本书将系统地介绍几大类重要的工程材料: 金属及其合金: 金属因其优异的导电导热性、良好的延展性和强度,在工程领域占据着核心地位。我们将重点关注铁基合金(如碳钢、不锈钢、铸铁)、铝合金、铜合金、钛合金以及镍基高温合金等。针对这些材料,我们将深入探讨它们的性能特点、应用范围以及常见的加工工艺,例如铸造、锻造、轧制、焊接等。同时,我们也会关注金属材料的腐蚀和失效问题,以及如何通过合金化、表面处理等方法来提高其耐蚀性。 陶瓷材料: 陶瓷以其高硬度、高耐温性、良好的绝缘性和耐腐蚀性而闻名,在极端环境下表现出色。本书将介绍氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化锆)、氮化物陶瓷(如碳化硅、氮化硅)以及碳化物陶瓷等。我们将重点分析陶瓷材料的脆性特点,并探讨如何通过材料设计和加工工艺来改善其韧性,例如制备纳米陶瓷、引入增韧相。陶瓷材料在电子、航空航天、生物医学等领域的应用也将得到详细介绍。 聚合物材料: 聚合物,俗称塑料和橡胶,因其轻质、易加工、可塑性强等优点,在日常用品、包装、汽车、电子等领域得到广泛应用。我们将区分热塑性聚合物和热固性聚合物,并介绍常见的聚合物类型,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂、聚氨酯等。本书将深入分析聚合物的分子结构、链构象、结晶行为以及玻璃化转变温度等概念,并解释这些因素如何影响聚合物的力学性能、热性能和化学稳定性。 复合材料: 复合材料是将两种或两种以上不同材料组合而成的,旨在获得单一材料无法实现的优异性能。我们将重点关注纤维增强聚合物基复合材料(如碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物),以及金属基复合材料和陶瓷基复合材料。本书将探讨复合材料的增强相、基体相以及界面之间的相互作用,并分析这些因素如何影响复合材料的强度、刚度、韧性以及耐疲劳性。复合材料在航空航天、汽车、体育器材等领域的革新性应用也将是本书的重要组成部分。 材料的性能与应用:连接科学与工程的桥梁 理解材料的结构和性能,最终目的是为了将其应用于具体的工程实践中。本书将深入探讨各种关键的材料性能,并结合实际工程需求进行分析: 力学性能: 包括强度(屈服强度、抗拉强度)、刚度(弹性模量)、韧性(断裂韧性)、硬度、疲劳强度、蠕变等。我们将详细介绍这些性能的测试方法,并解释不同材料在这些方面的差异以及它们在结构设计中的重要性。例如,为什么桥梁需要高强度的钢材,而飞机外壳则倾向于使用轻质高强的铝合金或复合材料。 热学性能: 包括导热系数、热膨胀系数、比热容、熔点等。这些性能对于设计需要承受温度变化的部件至关重要。例如,在发动机部件的设计中,需要考虑材料的耐高温性和低热膨胀性。 电学与磁学性能: 包括导电性、绝缘性、介电常数、磁导率、矫顽力等。这些性能在电子电器、信息技术领域发挥着核心作用。例如,半导体材料的电学性能是集成电路的基础,而磁性材料则是电机和存储设备的关键。 化学性能: 包括耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等。这些性能决定了材料在特定环境下的使用寿命。例如,海洋工程中的结构件需要具备优异的抗海水腐蚀能力。 光学性能: 包括透光性、反射性、折射率等。这些性能在光学仪器、显示技术以及建筑照明等领域有广泛应用。 先进材料与未来展望:材料科学的无限可能 除了对传统工程材料的深入讲解,本书还将触及一些前沿的材料科学领域,展示材料科学的最新发展和未来趋势。我们将探讨: 智能材料: 能够对外界刺激(如温度、光、电场、磁场)做出响应的材料,例如形状记忆合金、压电材料、热敏材料等。这些材料在传感器、执行器、自修复材料等领域具有巨大的应用潜力。 纳米材料: 尺寸在纳米量级的材料,其性能往往与宏观材料有显著差异。我们将介绍纳米颗粒、纳米线、纳米管等,以及它们在催化、传感、药物递送等领域的应用。 生物材料: 用于与生物系统相互作用的材料,例如用于植入物、药物载体、组织工程等。我们将关注生物相容性、可降解性等关键性能。 可持续材料: 关注材料的生命周期,包括可再生材料、可回收材料以及环境友好型材料的开发。 通过对这些先进材料的介绍,读者将能够更好地理解材料科学的最新动态,并为未来的工程创新提供启发。 学习工程材料学的价值 学习工程材料学,不仅仅是为了掌握一门技术,更是为了培养一种科学思维和工程素养。它教会我们如何系统地分析问题,如何从微观机理出发解释宏观现象,如何权衡不同材料的优缺点,以及如何根据实际需求选择最合适的材料。这种能力不仅对于成为一名优秀的工程师至关重要,也能帮助我们在日常生活中做出更明智的消费和决策。 本书旨在为读者构建一个全面而深入的工程材料知识体系,从基础理论到实际应用,从传统材料到前沿科技,都将得到细致的阐述。我们相信,通过对本书的学习,读者将能够深刻理解支撑现代文明的物质基础,并为未来的工程挑战和科技创新做好准备。

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用户评价

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我不得不承认,这本书的难度是存在一定门槛的,尤其对于那些数学和物理基础不够扎实的初学者来说,前几章的内容可能需要多花一些时间去消化。但这种“挑战性”恰恰是它优秀品质的体现。它迫使你走出舒适区,真正地去思考材料世界背后的物理规律,而不是仅仅记住几个公式。我记得有一次在复习扩散理论时,我被一个关于非稳态扩散的方程卡住了很久,但翻阅后面的应用案例,发现它被用来解释渗碳淬火深度时,豁然开朗——原来理论的抽象性是为了更好地拟合现实的复杂性。这本书的一个独特之处在于,它在处理材料的“不完美性”时展现出的坦诚和细致。它从不回避材料的弱点,而是将缺陷视为理解材料行为的关键。无论是晶界对电导率的影响,还是位错对塑性的主导作用,作者都以一种直面问题的态度进行了深入解析。这本书让我建立了一种健康的工程心态:认识到没有完美的材料,只有最适合特定应用条件的材料。最终,它塑造了我对材料科学研究的严谨态度和对实验验证的绝对尊重。

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这本书简直是为那些渴望深入了解材料科学核心概念的工程专业学生量身定做的“救星”。从第一章开始,作者就以一种令人耳目一新的方式,将原本枯燥的晶体结构和缺陷理论讲得生动有趣。我记得在学习金属学的基础部分时,很多教科书都会用大量复杂的数学公式压垮读者,但《材料工程基础》的作者似乎深谙如何平衡理论深度与可读性。他们巧妙地运用了大量的实例和图示,比如通过剖析不同热处理工艺对钢材微观结构的影响,让我这个初学者也能快速抓住关键。特别值得称赞的是,书中对陶瓷和高分子材料的介绍部分,结构清晰,逻辑性极强。不像其他教材那样只是简单罗列性质,这本书更侧重于解释“为什么”这些材料具有特定的行为。例如,在讨论聚合物的粘弹性时,书中引入了时间-温度等效原理,并且用非常直观的例子解释了蠕变和应力松弛的差异。这种注重底层原理的教学方法,为我后续学习更高级的材料设计打下了极其坚实的基础。这本书绝不仅仅是一本参考书,它更像是一位耐心且博学的导师,引导我逐步揭开材料世界的神秘面纱。我强烈推荐给所有正在为期末考试“挣扎”的工科生,相信它能让你对“材料”二字产生全新的认识。

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这本书的结构安排实在太精妙了,它遵循了一种由宏观现象到微观机制,再由传统材料过渡到新兴材料的逻辑链条。我感觉作者对材料学科的整体脉络有着极其深刻的理解。初读时,我会觉得它似乎涵盖了太多内容,从相图到扩散,再到电学和磁学性质,但随着阅读的深入,我发现所有的知识点都被紧密地编织在一起,形成了一个密不透风的知识网络。例如,在讨论热力学基础时,作者并没有孤立地讲解吉布斯自由能,而是立刻将其应用到解释合金的固溶度和相变驱动力上,这种即学即用的教学方式,有效地避免了知识的碎片化。最令我印象深刻的是关于材料的腐蚀与防护一章。不同于以往教材将腐蚀视为一个独立的、相对次要的章节,这本书将其置于材料的“长期服役性能”的讨论框架下,详细阐述了电化学腐蚀的机理,并且提供了工程上常用的钝化和电偶保护的具体案例。这让我意识到,评估一种材料的优劣,绝不能只看其初始力学强度,必须将其置于其服役环境的长期考量之中。这种系统性的、工程导向的视角,极大地提升了我对材料选择的认知水平。

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如果说市面上大多数教材是在“教你如何使用工具”,那么这本书则是在“教你如何制造工具”。我指的是它在材料制备和加工工艺方面的深度。它没有止步于介绍不同材料的最终形态,而是深入剖析了这些形态是如何通过精确的工艺控制达成的。举个例子,在半导体材料的章节中,作者对晶圆的拉晶过程——无论是Czochralski法还是区熔法——的物理化学过程描述得细致入微,甚至连杂质的控制和位错的引入机制都进行了深入的探讨。这对于未来想从事先进制造领域的学生来说,简直是无价之宝。此外,书中对“绿色材料”和可持续性的关注也十分到位,这在当前环保法规日益严格的背景下显得尤为重要。它不仅介绍了可降解聚合物,还讨论了如何通过优化冶金过程来减少能源消耗和废弃物排放。这本书的价值在于,它鼓励读者思考材料的“生命周期”,而不仅仅是其性能指标。这种前瞻性和责任感被融入到了每一个章节的讲解之中,使得这本书超越了单纯的技术手册范畴,成为了一本具有行业指引性的著作。

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阅读体验上,这本书的排版和插图质量绝对是教科书中的佼佼者,这对于我们这种需要频繁翻阅查阅的学习者来说,简直是福音。我尤其欣赏作者在讲解复杂力学性能时所采用的图表设计。例如,在应力-应变曲线的展示上,他们不仅仅给出了标准的拉伸图,还细致地标注了颈缩、韧性断裂和脆性断裂区域的对应微观结构变化,这种多维度的信息整合,大大提高了学习效率。我过去经常遇到的一个问题是,书本内容过于陈旧,跟不上现代工业的步伐,但这本书在这方面做得非常出色。即便是基础理论章节,作者也加入了诸如先进复合材料的基体与增强体的界面作用力学分析等前沿内容,虽然只是浅尝辄止,但也足以让人感受到材料科学的蓬勃发展。另外,书后附带的习题设计也非常巧妙,它们并非简单的数值计算,而是更多地倾向于开放性的、需要综合运用多个章节知识点来解决的案例分析题。这极大地锻炼了我们作为工程师的批判性思维和解决实际问题的能力。坦白说,我很少在一本教材中同时看到理论的严谨性、应用的广泛性以及视觉上的愉悦感,这本书完美地实现了三者的统一。

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