Introduction to Materials Science and Engineering Fourth Edition. Selected Chapters pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley

作者:Jr. William D. Callister

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471354468

丛书系列:

图书标签:

材料科学
材料工程
材料
工程
第四版
选章
高等教育
理工科
教科书
金属材料

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具体描述

探索物质世界的奥秘：一本关于材料科学与工程的导论本书精选了材料科学与工程领域的核心章节，旨在为初学者构建一个全面而深入的理解框架。材料是现代社会发展的基石，从微观的原子排列到宏观的宏伟建筑，无不体现着材料的智慧。本书将带领读者穿越物质世界的层层帷幕，揭示材料的结构、性质、加工以及它们如何在工程应用中发挥关键作用。第一部分：材料的微观结构与晶体学我们将从材料最基本的构成单元——原子开始。理解原子的结构，包括质子、中子和电子的排布，是理解材料性质的基础。接着，我们会深入探讨原子的结合方式，例如离子键、共价键、金属键以及范德华力，这些不同的化学键决定了材料的力学、电学和热学等基本性质。晶体学是材料科学的核心内容之一。本书将详细介绍晶体的概念，包括晶格、晶面、晶向以及晶体缺陷。晶体缺陷，如空位、间隙原子、取代原子以及位错，虽然是材料中的“不完美之处”，但它们却是决定材料宏观性能，例如强度、塑性和导电性的关键因素。我们将学习如何使用X射线衍射等技术来分析材料的晶体结构，并理解不同晶体结构对材料性能的影响。例如，面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）等晶体结构在金属材料中的存在，会直接影响它们的变形机制和强度。第二部分：材料的力学性能材料的力学性能是其在各种工程环境中能否可靠使用的关键。本书将深入剖析材料的几种基本力学性能，包括弹性、塑性、强度、硬度、韧性和疲劳。我们将学习如何通过应力-应变曲线来表征材料的力学行为，理解屈服强度、抗拉强度、断裂韧性等重要参数的含义。拉伸试验是评估材料力学性能的常用方法，本书将详细介绍其操作过程和数据解读。此外，我们还会探讨加工硬化、应变率敏感性以及温度对材料力学性能的影响。对于脆性材料，断裂韧性尤其重要，它描述了材料抵抗裂纹扩展的能力。我们将学习如何通过断裂力学理论来分析材料的断裂过程，并理解其在工程设计中的重要性。疲劳是材料在循环载荷下发生失效的一种现象，我们将研究疲劳裂纹的萌生与扩展机制，以及如何通过改善材料设计和工艺来提高材料的抗疲劳性能。第三部分：相变与热处理相变是指材料在温度、压力或成分改变时，从一种物相转变为另一种物相的过程。相图是描述相变的强大工具，本书将重点介绍二元相图，例如铁-碳相图，它对于理解钢的热处理至关重要。通过对相图的学习，我们可以预测在不同温度和成分下材料的相组成，并指导热处理工艺的设计。热处理是改变材料微观结构和宏观性能的重要手段。本书将详细介绍几种常见的金属热处理工艺，包括退火、正火、淬火和回火。退火旨在消除内应力，软化材料，提高塑性；正火可以细化晶粒，提高综合性能；淬火是将材料快速冷却至室温，获得马氏体等高强度组织；回火则是对淬火后的材料进行加热，降低脆性，提高韧性。我们将理解这些热处理工艺如何通过控制相变来获得期望的材料性能。第四部分：材料的电学、磁学与光学性能材料的电学、磁学和光学性能在现代电子、通信和能源领域扮演着至关重要的角色。本书将从电子能带理论出发，解释导体、半导体和绝缘体之间的区别。我们将深入探讨半导体的掺杂机理，以及PN结的形成和工作原理，这是现代电子器件如二极管和晶体管的基础。在磁学方面，我们将介绍磁畴、磁畴壁以及不同类型的磁性材料，如铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料。我们将了解磁滞回线，并探讨磁性材料在数据存储、电机和变压器等领域的应用。光学性能方面，本书将涵盖材料的吸收、透射和反射特性。我们将讨论光学玻璃、透明陶瓷以及用于光学器件的光学涂层。光电转换材料，如太阳能电池中的半导体材料，也将作为重点进行介绍。第五部分：聚合物、陶瓷与复合材料除了金属材料，聚合物、陶瓷和复合材料构成了材料科学与工程的另外三大重要分支。本书将分别介绍这几类材料的结构、性能和应用。聚合物是由长链分子组成的有机材料，我们将学习聚合物的分子结构、链堆积以及玻璃化转变温度等关键概念。聚合物因其轻质、易加工和优良的绝缘性，被广泛应用于包装、纺织、汽车和航空航天等领域。陶瓷材料通常由金属或非金属元素通过离子键或共价键结合而成，它们具有高硬度、高耐温性和优异的耐腐蚀性，但通常比较脆。本书将介绍陶瓷的制备方法，以及氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷等常见类型。复合材料是将两种或两种以上不同材料组合而成的材料，其整体性能优于各组成材料。我们将重点介绍纤维增强聚合物（FRP）和颗粒增强复合材料，并探讨纤维与基体之间的界面作用如何影响复合材料的整体性能。这些材料在航空航天、体育用品和建筑等领域有着广泛的应用。结语通过对这些核心章节的学习，读者将对材料科学与工程有一个系统性的认识。材料的进步是推动科技发展和社会进步的关键力量。本书希望能够激发您对材料世界的探索热情，并为您未来在材料领域深入学习和研究打下坚实的基础。