工程材料(I) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本書依據教育部97年修訂公布之職業學校土木建築群「工程材料I、II」兩冊。

　　本書宗旨在於藉由深入淺齣之介紹，培養對工程材料的興趣，共分為緒論、水泥、混凝土、石材與陶製品、玻璃、瀝青材料、木材、高分子材料、金屬材料與塗料。

作者簡介

楊錦懷

　　擔任颱北科技大學 土木係教授

張盛進

　　目前任教於國立彰化師大附工建築科老師

現代工程設計與材料科學的基石：一本涵蓋前沿理論與實踐應用的綜閤性著作 圖書名稱：《現代工程材料科學導論：從微觀結構到宏觀性能的深度解析》 作者： 張偉，李明，王芳 齣版社： 工業科技齣版社 --- 內容概要與核心價值 本書旨在為工程、材料科學、物理學以及相關交叉學科的研究人員、工程師和高年級本科生提供一本全麵、深入且與時俱進的教材與參考手冊。我們摒棄瞭傳統材料學教材中對基礎概念的過度重復敘述，而是聚焦於現代工程實踐中最為關鍵的材料設計哲學、先進錶徵技術以及性能預測模型，為讀者構建一個從原子尺度到宏觀應用的全景式知識體係。 全書共分為六大部分，涵蓋瞭材料科學的核心基石、先進金屬材料、高分子與復閤材料、功能性材料的最新進展、材料的性能調控與服役行為，以及麵嚮未來的智能材料體係。 第一部分：材料科學的量化基礎與先進錶徵（The Quantitative Foundation and Advanced Characterization） 本部分著重於建立一套嚴謹的材料科學分析框架，強調計算方法和實驗技術的融閤。 第一章：晶體結構與缺陷工程的再認識： 我們不滿足於介紹基本的晶格常數和布拉維點陣。本章深入探討瞭高熵閤金（HEAs）中的局部無序度對相穩定性的影響，以及電子態密度（DOS）在預測材料熱力學穩定性和電子結構中的作用。重點分析瞭位錯源、孿晶界（TBs）作為強化機製的定量模型，並引入瞭非晶態材料中的“虛擬晶格”概念。 第二章：先進的微觀結構錶徵技術： 本章的重點在於如何從復雜的實驗數據中提取精確的物理信息。詳細介紹瞭高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）在界麵原子重構分析中的應用，特彆是對納米尺度固-固界麵能的量化。同時，深入剖析瞭同步輻射光源技術在原位（In-situ）變形、加熱過程中的結構演變監測中的核心地位，包括X射綫吸收精細結構（XAFS）在氧化態和配位環境變化研究中的應用。 第三章：計算材料學的核心算法： 本章介紹瞭密度泛函理論（DFT）在預測材料性質（如帶隙、彈性常數）時的精度限製與修正方法，如Hubbard U校正。重點闡述瞭分子動力學（MD）模擬在揭示擴散機製和相變動力學過程中的優勢，並首次將機器學習（ML）集成到材料篩選流程中，討論瞭高維特徵工程在加速新材料發現中的實踐案例。 第二部分：結構材料的下一代演進（Next-Generation Structural Materials） 本部分聚焦於對承載能力、輕量化和極端環境適應性要求極高的金屬與陶瓷材料的最新突破。 第四章：先進輕質閤金的設計與製造： 深入研究瞭第二代和第三代先進高強鋁閤金（如鋁鋰閤金）的析齣相控製，以及鎂閤金中“孿晶介導塑性”（TWIP）對延展性的顯著提升。對於鈦閤金，詳細分析瞭通過元素設計調控馬氏體/奧氏體相變的策略，並介紹瞭增材製造（AM）過程中“熱影響區”（HAZ）的微觀結構控製技術。 第五章：超高溫陶瓷與金屬間化閤物（UHTCs and Intermetallics）： 探討瞭HfC、ZrB2等UHTCs在超音速飛行器熱防護係統中的應用潛力，重點在於如何通過納米復閤化（如摻雜碳納米管或石墨烯）來抑製晶界擴散和改善抗氧化性。在金屬間化閤物方麵，深入解析瞭Ni3Al和TiAl閤金中層錯能對變形行為的調控作用。 第六章：增材製造中的材料科學挑戰： 這一章節專注於理解增材製造帶來的冶金學新問題。討論瞭選區激光熔化（SLM）過程中快速凝固誘導的微觀偏析、殘餘應力纍積及孔隙率的形成機理。提齣瞭針對特定製造路徑的“過程-結構-性能”反饋控製模型。 第三部分：功能性與能源材料的前沿探索（Frontiers in Functional and Energy Materials） 本部分關注那些依賴於獨特電子、光學或離子輸運特性的材料。 第七章：半導體材料的量子效應與異質結工程： 重點介紹二維材料（如MoS2、石墨烯）在光電器件中的應用。深入分析瞭範德華異質結（vdW Heterostructures）的能帶對齊機製，以及如何利用垂直電場調控二維材料的帶隙和載流子遷移率。探討瞭鈣鈦礦太陽能電池中缺陷鈍化和長期穩定性的關鍵物理化學挑戰。 第八章：先進電池材料的界麵化學與固態電解質： 針對鋰離子電池，本書詳細分析瞭高鎳三元正極材料在循環過程中錶麵結構的不穩定性，以及固態電解質（如LLZO、硫化物）的晶界離子電導率的限製因素。提齣瞭新型電化學分析技術（如原位拉曼光譜）在監測電極/電解質界麵副反應中的應用。 第九章：磁性與鐵電材料的智能調控： 聚焦於斯格明子（Skyrmion）磁疇的動力學行為及其在自鏇電子學中的潛力。在鐵電材料方麵，討論瞭在應力場和電場耦閤作用下，納米尺度鐵電疇的切換機製，及其在存儲器和傳感器中的應用。 第四部分：高分子、復閤材料與生物相容性（Polymers, Composites, and Biomaterials） 本部分拓展瞭材料科學的應用邊界，涉及結構優化和生命科學的交叉領域。 第十章：先進復閤材料的界麵設計與增韌機製： 不僅限於縴維增強復閤材料，本章重點研究瞭納米粒子增強聚閤物基復閤材料（Nanocomposites）的界麵滑移和載荷轉移效率。詳細介紹瞭分層復閤結構（Laminate）的抗衝擊和疲勞性能的理論模型。 第十一章：高分子材料的動態特性與自修復： 探討瞭基於超分子鍵閤和共價動態鍵（如Diels-Alder反應）的高分子材料的自修復能力及其循環穩定性。分析瞭聚閤物的玻璃化轉變溫度（Tg）與分子鏈運動速度之間的關係。 第十二章：生物材料與組織工程： 關注植入物與活體組織的界麵反應。深入討論瞭生物相容性、生物降解速率的定量控製，以及通過錶麵微納結構（如仿生骨小梁結構）誘導細胞黏附和分化的策略。 第五部分：材料的服役行為、失效分析與壽命預測（Service Behavior, Failure Analysis, and Life Prediction） 本部分是工程實踐的核心，強調材料在真實環境下的可靠性。 第十三章：疲勞、蠕變與斷裂力學： 引入瞭非綫性斷裂力學，特彆是對裂紋尖端塑性區的Hill-Rice參數化分析。重點分析瞭高周疲勞（HCF）中的應力集中和環境輔助的應力腐蝕開裂（SCC）機製，並介紹瞭基於數字圖像相關（DIC）技術對局部應變場的實時監測。 第十四章：高溫氧化與腐蝕的動力學模型： 闡述瞭高溫閤金中“熱腐蝕”（Hot Corrosion）的電化學機製，特彆是熔鹽對保護性氧化膜（如Cr2O3）的破壞。介紹瞭先進塗層（如熱障塗層TBCs）的孔隙結構設計如何有效抑製氧化劑的滲透。 第十五章：基於大數據與AI的材料壽命預測： 本章是本書的亮點之一。介紹瞭如何利用傳感器數據和曆史服役數據建立高維度的材料狀態模型（Digital Twin），並利用高斯過程迴歸或神經網絡模型對剩餘使用壽命（RUL）進行概率性預測，從而實現從“定期維護”到“預測性維護”的轉變。 第六部分：麵嚮未來的智能與可持續材料（Future-Oriented Smart and Sustainable Materials） 第十六章：智能響應材料與自適應係統： 探討瞭形狀記憶閤金（SMAs）和壓電材料在智能結構中的應用，特彆是熱驅動和電場驅動下的應力-應變耦閤響應。 第十七章：可持續性與循環經濟中的材料科學： 聚焦於關鍵戰略金屬（如稀土元素、鈷、鋰）的迴收技術，包括濕法冶金和電化學分離的效率提升。同時，討論瞭如何設計易於解聚和迴收的“設計化可迴收”高分子和復閤材料。 --- 本書的獨特賣點： 本書最大的特點在於其深度與廣度的完美平衡：它不僅覆蓋瞭基礎物理化學原理，更將這些原理直接映射到當代工程熱點（如增材製造、固態電池、先進計算模擬）。內容結構邏輯清晰，每一章均配有精選的案例研究（Case Studies）和高級習題，旨在培養讀者將基礎理論應用於解決復雜、多尺度工程問題的能力。本書避免瞭對常見材料的流水賬式介紹，而是專注於材料的“為什麼”和“如何控製”，是材料科學領域內追求深度理解與前沿實踐的讀者的理想選擇。

评分☆☆☆☆☆

這本書的“細節處理”做得相當到位。我指的是，作者在講解某些具體的技術細節時，非常嚴謹和細緻。比如，在介紹金屬材料的晶界強化機製時，它不僅僅說瞭“晶界的存在能阻礙位錯運動”，還會具體分析晶界處的原子排列方式、能耗等因素，甚至還會提及不同晶界角度對強化效果的影響。這種深入到微觀層麵的分析，讓我能夠更透徹地理解材料性能的來源。而且，書中對於一些關鍵參數的取值，也給齣瞭詳細的參考範圍和說明，這對於我們在實際應用中進行材料選型和設計，具有非常重要的指導意義。我之前看的一些資料，很多時候對於這些細節都一帶而過，導緻我即使知道一個結論，也無法理解其背後的機理。而這本書，就像一個精雕細琢的工藝品，每一個細節都經過瞭仔細打磨，讓人在學習過程中，能夠感受到作者的專業性和嚴謹性。

评分☆☆☆☆☆

不得不說，《工程材料(I)》這本書的語言風格，讓我覺得非常“親切”。雖然是一本專業教材，但它的錶述並不生硬、晦澀。作者在講解一些復雜的概念時，常常會使用一些形象的比喻，或者引用一些生活中的例子，這讓原本枯燥的理論變得生動有趣起來。比如，在解釋材料的延展性時，它可能會拿金屬絲的拉伸來類比，又或者在講到材料的硬度時，會提到用指甲去劃痕測試。這種“接地氣”的講解方式，讓我感覺就像在和一位知識淵博的朋友聊天，而不是在被動地接受知識灌輸。而且，書中的邏輯脈絡非常清晰，章節之間的過渡自然流暢，讓人讀起來一點也不會覺得突兀。我特彆喜歡它在每章結束時，都會有一個小結，或者是一些思考題，這能夠幫助我鞏固所學內容，並且引導我去進一步思考。總而言之，這本書在知識傳授的藝術上，做得非常到位。

评分☆☆☆☆☆

這本書，我剛拿到手，封麵設計挺簡潔大方的，深藍色的封麵上印著銀白色的書名“工程材料(I)”，整體感覺比較嚴肅，一看就知道是專業性很強的書。我之前對材料這塊兒隻是有一個模糊的概念，知道它很重要，但具體是怎樣的，從哪裏開始學，就一竅不通瞭。翻開第一頁，首先映入眼簾的是扉頁，然後是目錄。目錄很詳細，分瞭好幾個大的章節，每個章節下又細分瞭很多小節，從材料的基本概念，到金屬材料、非金屬材料、復閤材料，再到材料的性能、失效分析等等，感覺內容涵蓋麵很廣。我尤其對“材料的微觀結構與性能關係”那一章很感興趣，因為我總覺得材料的宏觀錶現一定跟它內部的結構有很大關係，但具體怎麼聯係，我還沒怎麼深入瞭解過。這本書的字體大小適中，排版也很規整，讀起來不會覺得眼睛纍。我打算從頭開始，一個章節一個章節地啃，希望通過這本書，能對工程材料有一個係統而深入的認識，為我後續的學習打下堅實的基礎。畢竟，在工程領域，材料是構建一切的基礎，沒有好的材料，再好的設計和工藝也無法實現。這本書的齣現，對我來說，就像是在一片迷霧中點亮瞭一盞燈，指引我前進的方嚮。我非常期待接下來的閱讀體驗，希望它能帶給我意想不到的啓發和收獲。

评分☆☆☆☆☆

我一直覺得，學習任何一門學科，最難的就是建立起一個整體的認知框架。《工程材料(I)》這本書，恰恰在這方麵做得非常齣色。它並非孤立地介紹各種材料，而是將它們置於一個更大的體係中進行闡述。從最基礎的原子結構、化學鍵，到晶體學、缺陷，再到各種宏觀的性能錶現，作者就像在搭建一座知識的金字塔，一步步引領讀者往上攀升。我尤其欣賞它在介紹不同類彆材料（如金屬、陶瓷、聚閤物）時，都會先從它們各自獨特的微觀結構和基本性質齣發，然後引申到它們在工程應用中的優勢和局限。這種“由內而外”的講解方式，讓我能夠更深刻地理解每種材料的本質，而不是停留在錶麵。書中的一些論述，也很有“點石成金”的效果，讓我對一些看似普通的材料，有瞭全新的認識。它讓我明白，原來我們身邊那些隨處可見的材料，背後都蘊藏著如此豐富的科學原理和工程智慧。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的教材，不僅要傳授知識，更要激發讀者的求知欲。《工程材料(I)》這本書，在我看來，就做到瞭這一點。它不僅僅是簡單地羅列事實和公式，更是在引導讀者去探究“為什麼”。我尤其對書中在討論材料的失效機理時，所展現齣的深度和廣度感到印象深刻。作者不僅僅是列舉瞭幾種失效模式，而是深入分析瞭每種失效模式的根本原因，以及如何通過材料選擇、設計和製造工藝來規避這些風險。這種“刨根問問”式的分析，讓我深刻認識到，材料的可靠性是工程安全的關鍵。而且，書中還涉及瞭一些前沿的材料科學研究方嚮，這讓我看到瞭工程材料領域未來的發展趨勢，也激發瞭我對這個領域的進一步探索熱情。這本書，讓我感覺自己不再是被動地學習，而是主動地參與到知識的構建過程中。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到《工程材料(I)》這本書的時候，並沒有抱太大的期望，因為我之前接觸過一些類似的教材，總覺得它們要麼過於理論化，要麼就太過於碎片化，很難形成一個完整的知識體係。但這本書，真的給瞭我很大的驚喜。它的內容，給我的感覺是一種“厚重感”，但又不是那種讓人望而卻步的枯燥。我特彆喜歡它在討論材料的力學性能時，會把各種測試方法和對應的理論分析結閤起來講解。比如，在講到抗拉強度的時候，它不僅介紹瞭拉伸試驗是如何進行的，還詳細分析瞭應力-應變麯綫的各個階段所代錶的物理意義。這種深入的分析，讓我對材料的力學行為有瞭更深刻的理解，不再是死記硬背那些定義。而且，書中的一些案例分析，也特彆有啓發性，讓我看到瞭不同材料在實際應用中可能遇到的問題以及解決方案。這本書的作者，我覺得他在材料科學領域一定有著非常深厚的功底，並且具備很強的教學能力，能把如此復雜的知識體係，以一種如此清晰、條理分明的方式呈現齣來。

评分☆☆☆☆☆

拿到《工程材料(I)》這本書，我的第一感受就是它的“完整性”。它給我一種“一本在手，基本全有”的感覺。從材料的基礎理論，到各種主要材料的分類、性質、加工，再到失效分析和應用，幾乎涵蓋瞭工程材料領域的核心內容。我之前在學習過程中，常常需要翻閱好幾本書，纔能找到自己想要的信息，而且有時候不同書的說法還會相互矛盾。這本書，給我的感覺就像一個“百科全書”式的存在，能夠在一個地方找到相對係統和統一的知識體係。我尤其看重它在材料的“應用”部分，因為它詳細列舉瞭各種材料在不同工程領域的應用實例，並且對這些應用進行瞭深入的分析，解釋瞭為什麼這些材料適閤在這些地方使用。這種“理論與實踐”的完美結閤，讓我在學習知識的同時，也能夠感受到工程的魅力所在。這本書，為我提供瞭一個堅實的知識基礎，也為我未來的進一步學習和研究指明瞭方嚮。

评分☆☆☆☆☆

這本《工程材料(I)》的編排邏輯，我感覺處理得相當不錯，尤其是它在介紹新概念的時候，總是會先給齣一些基礎性的鋪墊，然後循序漸進地深入。比如，它在講到晶體結構的時候，並沒有一開始就拋齣一堆復雜的圖和公式，而是先從最簡單的原子排列開始，然後慢慢過渡到麵心立方、體心立方這些更復雜的結構。這種由淺入深的方式，對於我這種初學者來說，簡直是福音。我以前看彆的書，有時候看到一半就覺得雲裏霧裏，不知道前因後果，這本書就很好地避免瞭這個問題。另外，書中穿插的圖例也特彆給力，那些示意圖畫得很清晰，很多抽象的概念通過圖例就能一目瞭然。還有，它在講解某個材料性能的時候，還會時不時地引用一些實際工程中的應用案例，這讓我覺得學到的知識不僅僅是理論，更是可以直接聯係到實際應用的，這大大增強瞭我的學習興趣和動力。這本書給我的感覺，就像一位經驗豐富的老師，耐心細緻地一步步引導著學生，讓我這個小白也能逐漸領略到工程材料的魅力。

评分☆☆☆☆☆

翻閱《工程材料(I)》這本書，我最直觀的感受就是它的“實操性”。雖然我還沒來得及深入研讀，但光看目錄和裏麵的部分章節，就能感覺到作者非常注重將理論與實踐相結閤。比如，在講到金屬材料的相變和熱處理時，它不僅僅列齣瞭各種相圖和工藝參數，還很詳細地解釋瞭為什麼這樣操作能夠改善材料的性能，以及不同的熱處理方式對材料內部組織結構會産生怎樣的影響。這對於我來說，是非常寶貴的知識。我之前在一些理論書中看到相圖，總覺得它們像天書一樣，但這本書裏的講解，感覺更容易理解。而且，它在介紹一些常見的工程閤金時，還會分析它們的成分、組織和性能特點，以及在不同領域的具體應用。這種“舉一反三”式的講解，讓我能夠更快地將理論知識轉化為實際應用的認知。這本書給我的感覺，就像一個經驗豐富的工程師在手把手教你，告訴你“為什麼”和“怎麼做”，而不是簡單地陳述“是什麼”。

评分☆☆☆☆☆

閱讀《工程材料(I)》的過程，對我來說，更像是一次“思維的拓展”。這本書不僅僅是在教我關於材料的知識，更是在訓練我如何去“思考”材料。作者在講解過程中，常常會提齣一些開放性的問題，或者引導讀者去對比分析不同材料之間的優缺點，以及在不同應用場景下的適用性。這讓我意識到，材料的選擇從來都不是孤立的，而是需要結閤具體的工程需求、成本、加工工藝等多種因素進行綜閤考量。我尤其喜歡它在討論材料的綜閤性能評價時，所展現齣的係統性。它不是簡單地從單一性能指標來衡量材料，而是會綜閤考慮強度、韌性、耐腐蝕性、導電性等多種因素，並根據不同的應用需求給齣權重。這種“係統性思維”的培養，讓我受益匪淺。這本書，讓我從一個隻知道“材料是什麼”的層麵，進階到瞭“如何選擇和應用材料”的層麵。