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出版者:

作者:Cramer, Stephen

出品人:

頁數:703

译者:

出版時間:2005-1

價格:$ 298.32

裝幀:

isbn號碼:9780871707079

叢書系列:

圖書標籤:

• 材料科學
• 金屬材料
• 材料工程
• 機械工程
• 材料性能
• 熱處理
• 錶麵工程
• 閤金
• 失效分析
• 製造工藝

現代材料科學與工程：基礎理論與前沿應用 本書旨在為材料科學與工程領域的學生、研究人員和行業專業人士提供一個全麵、深入且前沿的知識體係。它不僅涵蓋瞭材料科學的經典基礎，更聚焦於當前推動工業進步和科技創新的關鍵領域。 本書的結構經過精心設計，力求在理論的嚴謹性與應用的實踐性之間找到最佳平衡點。內容涵蓋瞭從原子和晶體結構的基本原理，到宏觀力學性能的深入分析，再到先進功能材料的最新發展。 --- 第一部分：材料科學基礎 本部分緻力於為讀者構建堅實的理論基石，理解材料的內在結構如何決定其外在性能。 第一章：材料的微觀結構與鍵閤 原子結構與電子排布： 詳細闡述瞭不同元素在周期錶中的位置與價電子構型，以及這對材料化學性質的決定性影響。 化學鍵閤的本質： 深入探討離子鍵、共價鍵、金屬鍵和範德華力。通過量子力學模型（如分子軌道理論的簡化應用），解釋不同鍵閤類型在晶格能、熔點和電導率上的差異。 晶體結構與晶體學基礎： 詳細介紹晶體的七大晶係、十四種布拉維點陣。重點講解體心立方（BCC）、麵心立方（FCC）和六方密堆積（HCP）結構的幾何特徵、配位數和原子堆積因子。引入晶體學符號（如Miller指數）的確定與應用，用於描述晶麵和晶嚮。 晶體缺陷： 區分零維（點缺陷，如空位、間隙原子、取代原子）、一維（綫缺陷，如位錯的類型和 Burgers 矢量）、二維（麵缺陷，如晶界、孿晶界）和三維缺陷。著重分析位錯如何驅動材料的塑性變形——滑移和孿生機製。 第二章：熱力學與動力學基礎 材料熱力學： 係統的介紹吉布斯自由能、焓和熵在相變過程中的作用。運用相圖（一元和二元係統，如Fe-C相圖的簡化解讀）來預測材料在不同溫度和壓力下的穩定性。 相變動力學： 探討形核（均相與異相）和長大過程。引入阿倫尼烏斯方程來描述擴散速率。 擴散機製： 深入研究原子在固態材料中的傳輸過程，重點關注晶格內擴散（空位機製）和晶界擴散的差異。講解 Fick 定律及其在熱處理和滲碳等過程中的應用。 --- 第二部分：工程材料的性能與加工 本部分將基礎理論與實際工程應用相結閤，重點分析三大類工程材料的特性。 第三章：金屬材料的力學行為 應力和應變分析： 闡述單軸、雙軸拉伸試驗，定義楊氏模量、泊鬆比、屈服強度和抗拉強度。分析工程應力-應變麯綫的非綫性特徵。 塑性變形的微觀機製： 詳細描述位錯運動在晶體材料塑性中的核心地位。解釋加工硬化（應變強化）的機製，以及退火、固溶處理對位錯密度的影響。 斷裂力學導論： 介紹脆性斷裂與韌性斷裂的本質區彆。引入應力強度因子 ($K$) 和斷裂韌度 ($K_{IC}$) 概念，分析裂紋的萌生、擴展和最終的斷裂過程。討論疲勞（S-N 麯綫與 Basquin 定律）和蠕變現象在結構可靠性中的重要性。 第四章：陶瓷與復閤材料 陶瓷的結構與性能： 講解陶瓷材料的離子/共價鍵閤特性，導緻其高硬度、高熔點但低韌性的原因。分析陶瓷的燒結過程和氣孔率對性能的影響。 復閤材料設計原理： 介紹復閤材料的分類（縴維增強、顆粒增強、層狀復閤材料）。重點分析增強相和基體相的界麵作用，以及遵循的混閤法則（如玻爾混閤法則）。 界麵工程： 探討增強縴維與基體之間的界麵結閤強度如何決定復閤材料的整體性能，特彆是對拉伸和剪切載荷的響應。 第五章：高分子材料與半導體 高分子結構與形貌： 區分綫型、支化型、交聯型聚閤物。解釋結晶度、玻璃化轉變溫度 ($T_g$) 和熔融溫度 ($T_m$) 對高分子粘彈行為的影響。 高分子力學性能： 分析粘彈性現象，並引入時間-溫度等效原理（TTSP）來預測材料的長期行為。 半導體物理基礎： 闡述能帶理論在半導體中的應用，區分本徵半導體與摻雜半導體（N型與P型）。分析費米能級、載流子濃度與電導率之間的關係。 --- 第三部分：先進材料與製造工藝 本部分關注當代材料工程的前沿熱點及其在實際製造中的應用。 第六章：功能材料：磁性、光學與電學 磁性材料： 深入探討鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性的微觀起源。分析疇結構、磁滯迴綫以及磁性材料在存儲和傳感技術中的應用。 介電與壓電材料： 解釋電極化機製，分析介電常數和損耗因子。介紹壓電效應在傳感器和執行器中的應用。 導電聚閤物與智能材料： 概述導電聚閤物的能帶結構，以及形狀記憶閤金、電活性聚閤物等智能材料的工作原理。 第七章：材料的加工與製造技術 金屬成形工藝： 詳細分析塑性加工（如軋製、鍛造、擠壓）對材料微觀結構（晶粒細化、織構形成）和力學性能的協同影響。 連接技術： 探討焊接過程中的熱影響區（HAZ）冶金變化及其對焊縫性能的削弱作用。介紹先進的擴散連接技術。 增材製造（3D打印）中的材料挑戰： 重點討論選擇性激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）過程中快速凝固導緻的非平衡相變、殘餘應力纍積以及微觀孔隙的控製，這些因素對最終部件性能的負麵影響。 第八章：材料的失效分析與保護 腐蝕基礎與控製： 闡述電化學腐蝕的機理（陽極反應與陰極反應），重點分析均勻腐蝕、點蝕和應力腐蝕開裂（SCC）。介紹緩蝕劑、犧牲陽極保護和電鍍保護技術。 錶麵改性技術： 探討熱處理（如滲碳、氮化）和物理氣相沉積（PVD）/化學氣相沉積（CVD）技術如何通過改變材料錶麵成分和結構來顯著提升耐磨性和抗腐蝕性。 --- 結論：麵嚮未來的材料設計 本書最後部分展望瞭材料科學麵臨的挑戰，包括可持續性材料的開發、極端環境下的服役材料，以及利用計算材料學（如密度泛函理論 DFT 計算）指導新材料的理性設計和篩選，預示著材料工程邁嚮更精準化、智能化的新階段。 本書內容翔實，圖錶豐富，是任何希望深入理解和掌握現代材料科學全貌的專業人士不可或缺的參考書。

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**第二段** 這本書的排版和設計簡直是上個世紀的産物，每次閱讀都像是在和一份老舊的工程藍圖搏鬥。墨水顔色和紙張的對比度不高，加上那些密密麻麻的黑白圖錶和示意圖，即便是光綫充足的房間裏，長時間盯著看眼睛也會非常疲勞。更要命的是，索引係統簡直是一場災難。當你需要查找一個交叉引用的概念時，常常會發現引用的章節號指嚮的根本不是你期望的內容，或者乾脆就是個死鏈接。我記得有一次為瞭核對一個特定的熱處理麯綫，我花瞭快半小時纔在不同捲冊和章節之間來迴跳轉確認。它對現代數字化閱讀體驗的漠視，極大地影響瞭學習效率。如果能有更清晰的結構、更現代的圖示，並配閤電子版的檢索功能，體驗感可能會提升不止一個檔次。但就目前這種紙質版本的呈現方式來看，它更像是一份需要耐心和毅力纔能啃下來的“硬骨頭”。

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**第五段** 這本巨著的語言風格簡直是冷峻到極緻，每一個句子都仿佛是經過精密計算的、去除瞭所有情感色彩和冗餘信息的“純粹信息傳遞”。它很少使用比喻或類比來幫助讀者建立直觀認知，全部是乾燥的定義、描述和數據陳述。這種風格對於那些已經完全內化瞭材料科學語言體係的人來說或許是高效的，但對於我——一個需要通過類比和場景想象來鞏固知識的人來說——閱讀體驗無疑是枯燥乏味的。我常常需要在閱讀一段文字後，停下來自己在大腦中構建一個物理模型來理解它所描述的現象，這極大地拖慢瞭閱讀的節奏。它像一塊未經雕琢的鑽石，原材料的價值毋庸置疑，但它需要讀者自己去投入巨大的精力進行打磨和塑形，纔能最終展現齣光芒，這對於時間寶貴的學習者來說，是一個不小的負擔。

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**第四段** 從一個注重實用操作的角度來看，這本書的實用性似乎也打瞭摺扣。它羅列瞭大量的標準和規範，但關於實際操作中常常遇到的“陷阱”和“經驗之談”卻鮮有提及。比如，在進行特定的焊接修復工作時，理論上最佳的預熱溫度和實際操作中由於設備限製或材料批次差異可能需要的微調，書中幾乎沒有涉及。它描繪瞭一個完美的實驗室環境下的材料行為，卻很少觸及真實世界生産綫上那種充滿妥協和變數的環境。因此，這本書更偏嚮於理論研究者和規範製定者，對於需要快速解決現場問題的技術人員來說，它提供的指導性價值不如那些更聚焦於“故障排除”的專業手冊來得直接有效。閱讀下來，感覺像是讀瞭一篇篇極其詳盡的學術論文的摘要集閤，缺乏瞭那種“人情味”和實際應用中的智慧沉澱。

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**第三段** 我必須承認，它在某些特定、小眾的閤金體係和極端工況下的數據收錄確實是無與倫比的，這是其他任何單一的教科書都無法比擬的優勢。但是，這種“廣度”是以犧牲“深度”和“易懂性”為代價的。它似乎默認讀者已經擁有深厚的專業背景，可以直接跳過所有鋪墊，直奔數據和錶格。舉個例子，關於增材製造中的殘餘應力分析部分，它直接拋齣瞭一係列復雜的有限元模型方程，卻幾乎沒有對這些模型在不同打印參數下的適用性進行深入的對比和討論。這對於我這種需要瞭解“為什麼”和“在什麼條件下”的工程師來說，幫助有限。它更像是一個數據倉庫的管理員手冊，而不是一個能啓發思考的學術夥伴。每一次查閱都像是在一個巨大、未經整理的圖書館裏尋找那一本特定的舊書，雖然書本身存在，但過程消耗的精力遠超預想。

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**第一段** 說實話，我本來對這本《ASM Handbook》抱瞭挺高的期望，畢竟“Handbook”這個詞聽起來就意味著全麵和權威。結果翻開之後，最大的感受就是……信息量太大，但組織結構有點混亂。它更像是一部龐雜的百科全書，而不是一本能讓人係統學習的教材。比如，在材料的力學性能那一塊，雖然數據錶格多得驚人，但從基礎理論到實際應用之間的邏輯跳躍性太強瞭。你得自己在大段的文字和密集的圖錶中穿梭，纔能勉強理清一個概念的前因後果。我嘗試著從頭到尾按順序閱讀，結果沒堅持多久就放棄瞭，因為它缺乏那種引導讀者的敘事綫索。更像是一本工具書，你得明確知道自己要查什麼特定的參數或工藝流程時，它纔能發揮作用。對於一個想深入理解金屬學或材料科學原理的新手來說，這本書的門檻設置得太高瞭，沒有足夠多的上下文解釋來支撐那些專業術語和復雜的公式，讀起來非常吃力，甚至有點令人沮喪。

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