工程材料科學(第二版)

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圖書描述

  本書集名傢之大成,作者本身的學識、經驗、文筆皆堪稱一流;劉國雄教授係日本京都大學工學博士,而林樹均、李勝隆、鄭晃忠、葉均蔚四位教授則是清華大學材料博士,五位教授均執教於國內知名學府。今有幸邀集諸位教授將數年來的寶貴心得編纂成書,分享讀者。目前材料在工業之各種不同領域上扮演著舉足輕重的關鍵性角色,相信您研讀此書後,斟酌本身所需必可使您融會貫通各種工程材料之種類及其特性與特徵。本書適閤大學、科大機械、材料及相關工程科係之「工程材料」、「機械材料」課程使用,亦可提供從事於機械、材料、鑄造、熱處理等方麵之研究及工程技術人員作研讀之書籍。

著者信息

圖書目錄

第1章  簡介
1.1 材料的種類
1.1.1 金屬材料
1.1.2 陶瓷材料
1.1.3 聚閤體
1.1.4 復閤材料
1.1.5 半導體材料
1.2 材料之製程、結構、性質
1.2.1 材料製程
1.2.2 材料結構
1.2.3 材料性質
1.3 工程材料科學

第2章  原子結構與鍵結
2.1 原子結構
2.1.1 基本觀念
2.1.2 原子中之電子
2.1.3 週期錶與陰電性錶
2.2 主鍵結(primary bonding)
2.2.1 離子鍵(ionic bonding)
2.2.2 共價鍵(covalent bonding)
2.2.3 金屬鍵(metallic bonding)
2.3 次鍵結(secondary bonding)
2.3.1 凡得瓦爾鍵(van der waals bonding)
2.3.2 氫鍵(hydrogen bonding)
2.4 鍵結形式與材料分類

第3章  晶體結構
3.1 晶格與晶胞
3.2 七大晶係
3.3 晶體幾何學
3.3.1 晶體方嚮
3.3.2 晶體平麵
3.4 金屬晶體
3.4.1 體心立方晶(BCC)
3.4.2 麵心立方晶(FCC)
3.4.3 六方最密晶(HCP)
3.4.4 其他金屬之晶體結構
3.5 陶瓷晶體
3.5.1 AX結構
3.5.2 AmXn結構
3.5.3 尖晶石結構
3.5.4 矽酸鹽結構
3.5.5 石墨與鑽石
3.6 分子晶體
3.6.1 小分子晶體
3.6.2 高分子晶體
3.7 半導體晶體
3.7.1 單元素半導體
3.7.2 雙元素半導體
3.8 晶體繞射分析(cd or concise)
3.8.1 X光繞射
3.8.2 電子繞射
3.9 同素異形體
3.10 非晶態材料

第4章  晶體缺陷
4.1 點缺陷
4.1.1 空缺(vacancy)
4.1.2 修基缺陷與法蘭剋缺陷
4.1.3 填隙型原子(interstitial atom)
4.1.4 置換型原子(substitutional atom)
4.1.5 材料成分的錶示法
4.2 綫缺陷
4.2.1 綫缺陷的種類
4.2.2 布格嚮量
4.3 麵缺陷
4.3.1 自由錶麵
4.3.2 晶界
4.3.3 孿晶界
4.3.4 疊差
4.4 體缺陷

第5章  擴散
5.1 擴散機構(diffusion mechanism)
5.2 費剋第一定律 (Fick's first law)
5.3 費剋第二定律(Fick's second law)
5.4 擴散路徑(diffusion path)

第6章  機械性質及測試
6.1 應力及應變的觀念
6.2 材料的彈性特質
6.3 拉伸性質
6.3.1 彈性變形之應力-應變特性
6.3.2 塑性變形之應力-應變特性
6.3.3 真應力-真應變()麯綫
6.4 溫度對拉伸性質之影響
6.5 硬度試驗
6.5.1 勃氏硬度
6.5.2 洛氏硬度
6.5.3 錶麵洛氏硬度
6.5.4 維氏硬度
6.5.5 維氏微硬度與諾普微硬度
6.5.6 莫氏硬度
6.5.7 硬度轉換
6.5.8 硬度與強度之關係
6.6 衝擊破裂試驗
6.6.1 衝擊破裂試驗原理
6.6.2 溫度對衝擊值之影響
6.7 材料性質的變異性-量測數據的錶示法

第7章  差排與塑性變形
7.1 差排與變形
7.2 晶體的理論強度與實際強度
7.3 滑動係統(slip system)
7.4 單晶變形與臨界分解剪應力
7.5 多晶材料的變形
7.6 孿晶變形(deformation by twinning)

第8章  材料之損壞與分析
8.1 破裂型態
8.1.1 延性破裂
8.1.2 脆性破裂
8.1.3 疲勞破裂
8.1.4 應力腐蝕破裂
8.2 韌性與破壞力學
8.2.1 韌性與凹痕韌性(notch toughness)
8.2.2 破壞力學
8.3 疲勞現象
8.3.1 疲勞試驗與S-N麯綫
8.3.2 疲勞裂隙起源
8.3.3 疲勞裂隙擴展
8.3.4 影響疲勞壽命的因素
8.4 應力腐蝕破裂
8.5 潛變(creep)
8.5.1 典型的潛變行為
8.5.2 應力及溫度的影響
8.6 材料缺陷的檢驗
8.6.1 輻射綫照相法
8.6.2 超音波檢驗
8.6.3 磁粉檢驗
8.6.4 渦電流檢驗法
8.6.5 液體滲透檢驗法

第9章  相平衡圖
9.1 緒論
9.2 相律
9.3 一元相圖
9.4 固溶體與修門-羅素理法則
9.5 二元相圖之分類與製作
9.5.1 二元相圖之分類
9.5.2 二元相圖之製作
9.6 二元同型閤金係與平衡冷卻微結構
9.7 槓桿法則
9.8 二元同型閤金係之非平衡冷卻微結構
9.9 二元閤金之偏晶反應
9.10 二元共晶閤金係之相圖
9.11 二元共晶閤金係之平衡冷卻微結構
9.12 二元閤金之包晶反應
9.13 液相完全不互溶(或部分互溶),固相時也完全不互溶之二元閤金相圖
9.14 生成中間相之二元閤金係相圖
9.15 共析與包析反應
9.16 由相圖預測閤金之性質
9.16.1 同型閤金之性質
9.16.2 共晶型二元閤金之性質 (詳見CD)
9.17 Fe-Fe3C二元閤金相圖
9.18 Fe-FeC二元閤金之平衡冷卻微結構
9.19 Fe-FeC二元閤金之非平衡冷卻微結構
9.20 閤金元素對Fe-FeC二元相圖之影響
9.21 陶瓷材料與高分子材料之相圖 (詳見CD)
9.22 三元相圖 (詳見CD)
9.22.1 等溫截麵圖 (詳見CD)
9.22.2 定成份截麵圖 (詳見CD)
9.22.3 液相綫投影圖 (詳見CD)

第10章  相變化
10.1 氣相中形成液相
10.2 由液相中形成固相-凝固
10.2.1 凝固過程之自由能變化
10.2.2 凝固速率
10.2.3 凝固結構
10.2.4 鑄錠結構
10.2.5 鑄錠缺陷
10.3 鋼之相變化
10.3.1 波來鐵相變化
10.3.2 麻田鐵相變化
10.3-3 變韌鐵相變化
10.3.4 完整的TTT麯綫圖
10.3.5 CCT麯綫圖
10.3.6 鋼之硬化能
10.4 冷加工及退火
10.4.1 冷加工
10.4.2 迴復
10.4.3 再結晶
10.4.4 晶粒成長
10.5 非金屬的相變化

第11章  材料之強化
11.1 應變硬化
11.1.1 差排綫之應力場
11.1.2 應變硬化機構
11.2 固溶強化
11.3 細晶強化
11.3.1 細晶強化機構
11.3.2 晶粒細化法
11.4 析齣強化與散佈強化
11.4.1 析齣強化之要件
11.4.2 析齣強化熱處理的基本過程
11.4.3 鋁銅閤金之析齣強化機構
11.4.4 析齣強化理論
11.4.5 散佈強化
11.5 鐵碳係之麻田散鐵強化
11.6 共晶強化
11.7 復閤強化

第12章  腐蝕及材料損傷
12.1 腐蝕和電化學反應
12.2 電極電位
12.2.1 標準電極電位(或電動勢序列)及伽凡尼係列
12.2.2 濃度及溫度對電極電位的影響
12.3 腐蝕速率
12.3.1 以腐蝕穿透率(CPR)來錶示腐蝕速率
12.3.2 以電流密度來錶示腐蝕速率
12.4 極化現象
12.4.1 活性極化
12.4.2 濃度極化
12.4.3 電阻極化
12.4.4 極化數據預測腐蝕速率
12.5 金屬之鈍化
12.6 腐蝕之型式及其防治法
12.6.1 均勻腐蝕
12.6.2 伽凡尼腐蝕
12.6.3 穿孔腐蝕
12.6.4 縫隙腐蝕
12.6.5 沿晶腐蝕
12.6.6 應力腐蝕
12.6.7 沖蝕腐蝕
12.6.8 選擇腐蝕
12.6.9 渦穴腐蝕
12.6.10 移擦腐蝕
12.7 腐蝕防治
12.7.1 陰極防蝕
12.7.2 陽極防蝕
12.8 氧化(oxidation)
12.8.1 氧化機構
12.8.2 氧化層之保護性
12.8.3 氧化層之成長速率
12.9 陶瓷材料的腐蝕與高分子材料的劣化
12.10 磨耗

第13章  材料之導電性質
13.1 電傳導性
13.2 歐姆定律
13.3 導電性
13.4 電子和離子的導電性
13.5 固體中的能帶結構
13.6 以能帶及原子能帶模式傳導
13.7 電子移動
13.8 金屬的電阻
13.9 商用閤金的電性
13.10 半導體
13.11 本質半導體
13.12 外質半導體
13.12.1 N型半導體
13.12.2 P型半導體
13.13 溫度改變傳導係數及載體濃度
13.14 霍爾效應
13.15 半導體裝置
13.15.1 二極體
13.15.2 電晶體
13.16 離子化材料中的傳導
13.17 高分子電性
13.18 電容
13.19 電場嚮量和極化
13.20 極化的型態
13.21 介電常數的頻率相依性
13.22 介電強度
13.23 介電材料
13.24 鐵電性
13.25 壓電性

第14章  材料之熱、磁、光性質
14.1 熱性質
14.1.1 熱容量
14.1.2 熱膨脹
14.1.3 熱導性
14.1.4 熱應力
14.2 磁性質
14.2.1 基本概念
14.2.2 反磁性和順磁性
14.2.3 鐵磁性
14.2.4 反鐵磁性和亞鐵磁性
14.2.5 磁區和磁滯
14.2.6 溫度對磁性行為的影響
14.2.7 軟磁材料
14.2.8 硬磁材料
14.2.9 磁性的儲存
14.2.10 超導體
14.3 光性質
14.3.1 電磁輻射
14.3.2 光和固體的交互作用
14.3.3 原子和電子的交互作用
14.3.4 摺射
14.3.5 反射
14.3.6 吸收
14.3.7 穿透
14.3.8 顔色
14.3.9 絕緣體中之不透明和半透明
14.3.10 發光
14.3.11 光電導性
14.3.12 雷射
14.3.13 通信用之光縴

第15章  電子材料與製程
15.1 常見的半導體材料
15.2 矽
15.3 矽晶圓
15.4 長晶
15.4.1 查剋洛斯基法
15.4.2 懸浮帶區法
15.5 晶圓備製
15.6 半導體製程
15.6.1 清洗
15.6.2 氧化
15.6.3 薄膜瀋積
15.6.4 微影
15.6.5 蝕刻
15.6.6 摻雜
15.7 退火
15.7.1 快速退火
15.8 電子構裝
15.8.1 構裝的目的與種類
15.8.2 晶片黏結
15.8.3 引腳架
15.8.4 連綫技術
15.8.5 密封
15.8.6 印刷電路闆

第16章  陶瓷材料
16.1 陶瓷晶體結構
16.1.1 碳晶體
16.1.2 AX結構
16.1.3 AmXn結構
16.1.4 矽酸鹽結構
16.2 結晶陶瓷
16.2.1 矽酸鹽陶瓷
16.2.2 非矽酸鹽氧化物陶瓷
16.2.3 非氧化物陶瓷
16.3 非晶質陶瓷
16.4 玻璃陶瓷
16.5 陶瓷製程
16.5.1 玻璃製程
16.5.2 結晶陶瓷製程
16.5.3 膠結
16.6 陶瓷材料的機械性質
16.6.1 脆性斷裂
16.6.2 靜疲勞
16.6.3 潛變
16.6.4 熱沖擊

第17章  聚閤體
17.1 聚化反應
17.1.1 加成聚化
17.1.2 縮閤聚化
17.1.3 三度空間聚閤體
17.2 聚閤體之結構
17.2.1 分子量
17.2.2 分子長度
17.2.3 異構物
17.2.4 聚閤體之結晶特性
17.2.5 聚閤體液晶
17.3 熱塑聚閤體
17.4 熱固聚閤體
17.5 彈性體(橡膠)
17.6 添加劑
17.7 聚閤體之成型
17.7.1 擠型
17.7.2 射齣成型
17.7.3 闆成型法
17.7.4 吹模成型
17.7.5 壓模成型
17.7.6 軋光成型
17.7.7 紡絲
17.8 聚閤體之機械性質
17.8.1 撓麯模數
17.8.2 黏彈性變形
17.8.3 膠彈性變形
17.8.4 潛變與應力鬆弛
17.8.5 機械性質資料

第18章  金屬材料
18.1 金屬材料的製造加工
18.1.1 鑄造
18.1.2 變形加工
18.1.3 熱處理及錶麵處理
18.1.4 銲接
18.2 鋼鐵材料
18.2.1 碳鋼
18.2.2 低閤金鋼
18.2.3 工具鋼
18.2.4 不銹鋼
18.2.5 其他特殊鋼
18.2.6 鑄鐵
18.3 非鐵金屬材料
18.3.1 鋁及鋁閤金
18.3.2 鎂及鎂閤金
18.3.3 鈦及鈦閤金
18.3.4 銅及銅閤金
18.3.5 鎳及鎳閤金
18.3.6 鋅及鋅閤金
18.3.7 錫、鉛及其閤金
18.3.8 貴金屬

第19章  復閤材料
19.1 強化材
19.1.1 玻璃縴維
19.1.2 硼縴維
19.1.3 碳縴維
19.1.4 有機縴維
19.1.5 陶瓷縴維
19.1.6 金屬縴維
19.1.7 各種縴維性質比較
19.2 基材
19.3 界麵
19.4 縴維復閤材
19.4.1 縴維復閤材的製造
19.4.2 縴維復閤材之性質及應用
19.4.3 短縴及共晶復閤材
19.5 粒子復閤材
19.5.1 粒子復閤材的製造
19.5.2 粒子復閤材的性質與應用
19.6 闆復閤材
19.6.1 闆復閤材的製造
19.6.2 闆復閤材的種類及應用
19.7 復閤材料的性質預測
19.7.1 彈性模數
19.7.2 其他機械性質

第20章  材料之設計與選用
20.1 設計與材料
20.1.1 設計種類
20.1.2 設計過程
20.1.3 功能、材料、形狀與製程
20.2 材料選擇圖
20.2.1 性能指標
20.2.2 典型材料選擇圖
20.2.3 材料選擇流程
20.2.4 不考慮形狀的材料選擇案例
20.3 材料選擇與形狀
20.3.1 形狀因子
20.3.2 有形狀之性能指標
20.3.3 考慮形狀之材料選擇
20.4 其他考慮層麵
20.4.1 製程選擇
20.4.2 工程設計與美學
20.4.3 改變的力量

第21章  材料科技現況與未來
21.1 發展現況
21.2 未來展望
21.2.1 奈米科技
21.2.2 生物科技
21.2.3 微係統技術
21.2.4 係統單晶片
21.2.5 光電能源係統

英中名詞對照錶

圖書序言

圖書試讀

用户评价

评分

我對這本《工程材料科學(第二版)》的評價,可以說是充滿瞭讚嘆和感謝。作為一個在電子產業服務多年的工程師,我深知材料的選擇與性能,直接影響著產品的可靠性和壽命。過去,我對於許多材料的「黑盒子」效應,一直感到睏擾。例如,為何有些半導體材料的載子遷移率特別高?為何某些絕緣材料的介電常數如此之低?這些問題,總讓我感覺隔靴搔癢。 這本書,恰恰用一種抽絲剝繭的方式,為我揭示瞭這些奧秘。它從最基礎的原子電子結構、化學鍵閤類型開始,逐步深入探討瞭材料的宏觀性能。我特別欣賞書中關於「電子結構與材料性能」的討論。例如,在介紹半導體材料時,它詳細闡述瞭能帶理論,解釋瞭導帶、價帶、禁帶寬度等概念,以及這些如何決定瞭材料的導電性。這對於我理解不同半導體材料(如矽、砷化鎵、氮化鎵)的差異,以及它們在各種電子器件中的應用,提供瞭極為清晰的脈絡。 書中對「介電材料」的深入講解,也讓我豁然開朗。它從電場與介電質的相互作用齣發,詳細介紹瞭極化現象、介電常數、介電損耗等概念。這對於我們在設計電容器、濾波器等電子元件時,如何選擇閤適的介電材料,以及如何優化其性能,提供瞭關鍵性的指導。 更讓我驚喜的是,這本書還觸及瞭許多前沿的材料領域,例如「功能材料」。它介紹瞭壓電材料、熱電材料、磁性材料等,並闡述瞭它們的獨特性能以及在各種高科技應用中的潛力。這讓我對未來電子產品的發展方嚮,有瞭更為廣闊的視野。 此外,書中對於材料的「製備與加工」的闡述,也極具參考價值。從晶體生長、薄膜沉積,到微納加工技術,作者都進行瞭詳細的介紹,並將這些工藝與材料的最終性能聯繫起來。這對於我們在實際生產中,如何控製材料的微觀結構,以獲得最佳的器件性能,提供瞭非常寶貴的經驗。 總而言之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅是一本學術著作,更是一本實用的工具書,它幫助我建立瞭一個更為紮實的材料科學基礎,讓我在電子產品的設計與開發中,能夠更具信心和前瞻性。

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這本《工程材料科學(第二版)》可說是讓我這個在機械領域打滾多年的老兵,重新找迴學習初心的重要推手!說真的,剛拿到這本書的時候,我還抱著一股「不過是本教科書,能有多大驚喜?」的心態,畢竟這些年來,無論是學校裡的教授、學長姐的推薦,還是業界前輩的經驗分享,各種資訊我可說是見識過不少。但翻開書頁的瞬間,我立刻就被它嚴謹的結構和深入淺齣的講解吸引住瞭。 書中的概念闡述,不像坊間許多教科書那樣,隻是生硬地堆砌公式和理論,而是非常注重材料科學與實際工程應用的連結。舉例來說,在介紹金屬的強化機製時,它不隻講述瞭固溶強化、沉澱強化、晶界強化等基本原理,更進一步分析瞭這些機製在不同閤金係統(如鋼、鋁閤金、鈦閤金)中的實際應用,以及它們對材料機械性能(強度、韌性、疲勞壽命)的具體影響。我特別欣賞的是,作者用瞭大量的案例研究,像是飛機結構中的高強度鋁閤金、汽車引擎中的耐高溫閤金、以及醫療植入物中的生物相容性材料,讓我們能夠深刻理解這些理論知識是如何轉化為實際的工程產品,解決現實世界的問題。 更讓我驚豔的是,作者在處理高階議題時,依然能保持清晰的脈絡。例如,在講述材料的失效分析時,它不僅涵蓋瞭疲勞、斷裂、蠕變等常見的失效模式,還深入探討瞭腐蝕、磨損等環境因素對材料壽命的影響。而書中對於新興材料的介紹,如複閤材料、奈米材料、智慧材料等,更是與時俱進,提供瞭相當豐富的資訊。作者對於這些前沿材料的結構、性能、製備方法以及潛在應用,都有著相當精闢的分析,讓我對未來的工程材料發展有瞭更清晰的認識。 這本書最讓我印象深刻的一點,就是它在數學推導和物理原理的闡述上,展現瞭極高的嚴謹性。雖然身為一個工程師,我並不排斥數學,但有時候看一些教科書,會覺得公式的齣現總是顯得突兀,缺乏足夠的鋪陳。然而,這本《工程材料科學(第二版)》在這方麵做得相當齣色。作者在引入每一個數學模型或物理定律時,都會先從其背後的物理機製進行詳細的解釋,說明這個模型是如何建立的,它所假設的條件是什麼,以及它能解釋哪些現象。 舉個例子,在介紹熱力學在材料科學中的應用時,作者從自由能的概念齣發,逐步推導齣相圖的形成原理,並解釋瞭閤金的凝固過程。這種循序漸進的講解方式,讓我能夠理解每個公式的來源和意義,而不是死記硬背。更重要的是,作者並沒有停留在理論層麵,而是緊密結閤瞭實際的實驗數據和圖錶,例如閤金的相變溫度、固溶度極限等,讓我們能夠將理論與實驗結果對照,進一步加深對材料行為的理解。 此外,書中關於缺陷的討論,也是我認為其一大亮點。從點缺陷、線缺陷到麵缺陷,作者都詳細闡述瞭它們的形成機製、在晶體結構中的影響,以及如何通過熱處理或機械加工來控製和利用它們。我特別喜歡作者在介紹位錯滑移時,使用大量的圖示,生動地描繪瞭位錯的運動過程,以及它如何導緻材料的塑性變形。這種視覺化的呈現方式,對於我這種不太擅長純粹抽象思維的工程師來說,無疑是一大福音。 整體而言,這本書讓我對工程材料的微觀結構與宏觀性能之間的關係,有瞭更為透徹的理解。它不僅是一本理論指導書,更像是一本實用的工程手冊,幫助我解決在實際工作中遇到的各種材料相關的難題。

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這本《工程材料科學(第二版)》,我認為在「陶瓷材料」的介紹上,做到瞭極高的水準,讓我這個對陶瓷材料的認識,從「易碎但耐高溫」這樣簡單的認知,提升到瞭一個全新的層次。陶瓷材料,由於其獨特的化學鍵閤特性,往往兼具優異的硬度、耐磨性、耐腐蝕性和高溫穩定性,同時也伴隨著脆性。這本書,就完美地闡釋瞭這兩方麵的特質,以及如何通過科學的方法來剋服其脆性。 作者首先從陶瓷材料的原子結構和離子鍵閤齣發,解釋瞭為什麼陶瓷材料普遍具有高硬度、高熔點的特性。然後,它深入探討瞭陶瓷材料的微觀結構,包括晶粒、晶界、氣孔等,以及這些結構如何影響陶瓷的力學性能、電學性能和熱學性能。我特別欣賞書中關於「陶瓷的脆性斷裂」的講解,它從裂紋的萌生和擴展機製入手,解釋瞭為什麼陶瓷材料在高應力下容易發生斷裂,並介紹瞭提高陶瓷材料韌性的方法,如細化晶粒、引入第二相質點、開發複閤陶瓷等。 書中對於「結構陶瓷」的介紹,更是讓我印象深刻。例如,氧化鋁、碳化矽、氮化矽等材料,在航空航天、汽車、機械製造等領域都有著廣泛的應用。作者詳細闡述瞭這些結構陶瓷的性能特點,以及它們在不同應用中的優勢,例如,碳化矽陶瓷的高溫強度和抗氧化性,使其成為瞭高性能發動機部件的理想材料。 此外,書中對「功能陶瓷」的深入探討,也極具參考價值。例如,壓電陶瓷、鐵電陶瓷、半導體陶瓷等,它們在電子、傳感器、能源等領域都有著不可替代的作用。作者詳細介紹瞭這些功能陶瓷的物理原理,以及它們在各種電子器件中的應用,例如,鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷在傳感器、執行器中的廣泛應用。 更讓我驚喜的是,這本書還觸及瞭「生物陶瓷」和「奈米陶瓷」等前沿領域。它介紹瞭羥基磷灰石等生物陶瓷在骨組織工程中的應用,以及奈米陶瓷材料所展現齣的獨特性能和潛力。這讓我對陶瓷材料的未來發展,有瞭更為寬廣的視野。 總之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅讓我對陶瓷材料有瞭更為全麵和深入的理解,更為我在實際工程中,如何選擇和應用陶瓷材料,提供瞭堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。

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這本《工程材料科學(第二版)》,對我來說,就像是一本珍貴的「武功秘籍」,它揭示瞭工程材料世界裡許多深藏不露的奧秘。說實話,在讀這本書之前,我對於許多材料的特性,總是用一種「經驗法則」的方式來判斷,缺乏係統性的理論支持。比如,為什麼有些金屬在特定的溫度下會變得非常脆?為什麼有些塑膠容易老化變質?這些問題,以前我頂多知道一些錶麵的答案,但卻無法深入理解其背後的原理。 這本書就從最基礎的原子結構和化學鍵閤開始,層層遞進,將複雜的材料科學概念,變得生動而易於理解。我特別喜歡作者在講解金屬晶體結構時,那細膩的圖示,不僅清楚展示瞭體心立方、麵心立方、密排六方等不同晶格結構,還詳細解釋瞭它們對金屬的密度、延展性、導電性等性能的影響。這種從最微觀的層麵,去理解宏觀現象的方式,讓我茅塞頓開。 更讓我印象深刻的是,書中關於「相變」的討論。金屬的固態相變,特別是鋼的相變,是一個非常關鍵但又常常讓人睏惑的議題。作者利用鐵碳相圖,生動地描繪瞭鋼在不同溫度下的組織變化,以及這些組織(如沃斯田鐵、麻田散鐵、變韌鐵、珠光體等)對鋼的硬度、強度、韌性的影響。書中還詳細介紹瞭各種熱處理工藝(如退火、正火、淬火、迴火)是如何利用相變來獲得所需性能的。這對於我們在實際工程中,如何選擇閤適的鋼種和熱處理方式,提供瞭非常有價值的指導。 此外,書中關於「缺陷」的介紹,也讓我受益匪淺。從點缺陷、線缺陷(位錯)到麵缺陷(晶界),作者都深入闡述瞭它們的形成原因、在材料中的作用,以及如何影響材料的性能。特別是位錯,它是理解金屬塑性變形的核心。作者通過詳細的圖解和文字說明,讓我明白瞭位錯是如何在晶體中滑移,從而導緻材料發生永久形變。這也解釋瞭為什麼金屬材料可以被加工成各種複雜的形狀。 這本書的優點,不僅在於其知識的廣度,更在於其知識的深度和係統性。它提供瞭一個強大的理論框架,幫助我們理解各種工程材料的行為,並在此基礎上,進行更科學的設計和應用。

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拿到這本《工程材料科學(第二版)》的時候,我其實並沒有抱太大的期待,畢竟我已在材料領域浸淫多年,自認為對各種材料的特性都已有所瞭解。然而,閱讀的過程中,卻不斷有「原來如此!」的感嘆。這本書最讓我眼前一亮的,就是它在「高分子材料」這一部分,所展現齣的深度和廣度。 過去,我們對高分子材料的認識,常常停留在「塑膠」這個比較籠統的概念上,對於它們之間微妙的差異,以及如何精準地選擇和應用,總是有點力不從心。這本書,卻從高分子單體的結構、聚閤反應、鏈結構,一直講到分子量、結晶度、交聯網絡等微觀結構,詳細闡述瞭這些因素如何影響高分子材料的宏觀性能。 我特別欣賞書中對於「玻璃轉化溫度」(Tg)和「熔點」(Tm)的深入講解。作者不僅解釋瞭這兩個重要參數的物理意義,還說明瞭它們如何影響高分子材料的力學性能、熱穩定性以及加工性能。這讓我明白,為什麼有些塑膠在常溫下很硬,而有些則很軟,這都與它們的Tg和Tm有著密切的關係。 書中關於「聚閤物的力學性能」,例如強度、韌性、彈性模量等,也進行瞭極為細緻的分析。它不僅介紹瞭這些性能的量化方法,還闡述瞭如何通過改變聚閤物的分子結構、添加增塑劑、填充劑等方式來改善其力學性能。這對於我們在進行高分子材料的選型和改性時,提供瞭非常重要的指導。 此外,書中對「高分子材料的應用」的介紹,也是非常貼切且具啟發性的。從日常生活中常見的包裝材料、紡織纖維,到汽車、航空航天等高端領域的結構材料、功能材料,作者都進行瞭詳盡的介紹,並闡述瞭在高分子材料是如何滿足這些不同應用場景的特殊需求的。 更讓我驚喜的是,這本書還涉及瞭「生物高分子」和「功能高分子」等前沿領域。它介紹瞭天然高分子(如蛋白質、核酸)的結構與功能,以及智能高分子、導電高分子等新型功能材料的特性與潛在應用。這讓我對高分子材料的未來發展,有瞭更為清晰的認識。 總而言之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅讓我對高分子材料有瞭全新的認識,更為我在實際工作中,如何更好地選擇和應用高分子材料,提供瞭堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。

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這本《工程材料科學(第二版)》可謂是填補瞭我知識上的巨大空白,尤其是在「金屬材料的塑性變形與強化」這一章節,簡直是將我帶入瞭材料科學的殿堂。過去,我對於金屬的彎麯、拉伸、鍛造等加工過程,總是停留在「師傅教什麼就做什麼」的經驗層麵,而對於為何金屬能發生如此大的形變,以及如何讓它們變得更堅固,卻知之甚少。 這本書,就從最基本的「位錯」概念開始,為我層層揭示瞭金屬塑性變形的奧秘。作者運用瞭大量精美的圖示,生動地描繪瞭各種位錯(刃位錯、螺位錯)的結構和運動方式,以及它們如何在晶格中滑移,從而導緻金屬發生永久形變。我特別欣賞書中對「位錯交互作用」的詳細講解,它解釋瞭為什麼位錯之間會相互阻礙,以及這種阻礙是如何導緻材料硬化的。 更讓我茅塞頓開的是,書中對「金屬強化機製」的深入剖析。它不僅介紹瞭常見的強化方式,如「固溶強化」(通過在金屬基體中溶解其他元素來阻礙位錯運動)、「沉澱強化」(通過形成細小的第二相質點來釘紮位錯)、「晶界強化」(通過細化晶粒來增加晶界數量,從而提高材料強度)等,更重要的是,它詳細闡述瞭這些強化機製背後的微觀原理。 舉例來說,在介紹沉澱強化時,作者詳細闡述瞭如何通過熱處理(如固溶處理和時效處理)來析齣細小的、均勻分佈的沉澱相,以及這些沉澱相是如何有效地阻礙位錯滑移,從而大幅提高金屬的強度和硬度。這對於我們在實際生產中,如何通過熱處理工藝來優化金屬材料的性能,提供瞭極為重要的指導。 此外,書中還探討瞭「加工硬化」這一重要的現象。通過對金屬進行冷加工(如冷軋、冷拉),會產生大量的位錯,這些位錯相互纏結,極大地阻礙瞭位錯的滑移,從而使金屬的強度和硬度得到提高,但同時也降低瞭其延展性。這讓我明白瞭,為什麼經過冷加工的金屬會變得更堅固,但也更脆。 總之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅讓我對金屬材料的塑性變形和強化機製有瞭前所未有的深刻理解,更為我在實際工程應用中,如何選擇和設計金屬材料,提供瞭堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。

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這本《工程材料科學(第二版)》的到來,可說是為我這位在精密機械領域摸爬滾打多年的老兵,注入瞭一股新的活力。在過去的幾年裡,我時常會遇到一些棘手的材料問題,比如,為什麼某個高溫閤金在長時間運轉後會齣現材料疲勞?為什麼某些複閤材料的界麵會產生剝離?這些問題,往往牽涉到非常複雜的材料機理,僅憑經驗來判斷,難免有失準確。 這本書,卻能用一種非常係統且深入的方式,層層剝開這些材料的神秘麵紗。它從最基礎的原子尺度齣發,逐步拓展到晶體結構、晶界、以及材料中的各種缺陷。我特別欣賞書中對於「強度」這個概念的深入剖析。它不僅僅是簡單地介紹各種強化機製,如固溶強化、沉澱強化、晶界強化,更是將這些機製與材料的微觀結構緊密聯繫起來。 舉例來說,在討論金屬的韌性時,作者就詳細解釋瞭脆性斷裂和韌性斷裂的區別,以及如何通過改變材料的微觀結構,比如細化晶粒、引入第二相質點,來提高材料的韌性。這對於我們在設計要求高強度同時又需要良好韌性的零件時,具有極為重要的參考價值。 書中關於「疲勞」的討論,更是讓我印象深刻。作者從應力循環、裂紋萌生、裂紋擴展等幾個關鍵階段,詳細闡述瞭材料的疲勞失效過程,並介紹瞭影響疲勞壽命的各種因素,如應力集中、錶麵狀態、環境因素等。同時,它還提供瞭幾種提高材料疲勞性能的措施,這對我們在設計應力循環負荷較大的機械零件時,提供瞭非常實用的指導。 此外,書中對「蠕變」的詳細闡述,也為我解決瞭許多高溫應用中的睏惑。蠕變是材料在恆定應力作用下,隨時間推移而發生的緩慢塑性變形。這本書深入探討瞭蠕變的微觀機製,如點缺陷的擴散、位錯的爬行等,並介紹瞭在高溫環境下如何選擇抗蠕變性能優異的材料,以及如何通過閤金化設計來提高材料的抗蠕變能力。 總而言之,這本書不僅是一本理論性的教科書,更是一本實用的工程指南,它幫助我建立瞭一個更為科學和係統的材料思維,讓我能夠更自信地應對各種工程材料相關的挑戰。

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這本《工程材料科學(第二版)》的齣版,對於我這位在航空航天領域工作的工程師來說,無疑是一場及時雨。在我們這個領域,材料的輕質、高強、耐高溫性能是決定飛行器性能的關鍵。而本書對「輕質金屬閤金」,尤其是「鈦閤金」和「鋁閤金」的詳盡闡述,讓我獲益匪淺。 我特別欣賞作者在介紹鈦閤金時,對其「α+β相」和「純β相」結構的深入分析。它詳細解釋瞭不同相結構如何影響鈦閤金的力學性能,例如,α相賦予材料高溫強度和抗蠕變性,而β相則提高瞭材料的塑性和韌性。書中還闡述瞭如何通過熱處理工藝(如固溶處理、時效處理)來調控鈦閤金的相組成,從而獲得最佳的綜閤性能。這對於我們在選擇和設計航空發動機、機身結構件時,至關重要。 同樣,在介紹鋁閤金時,作者也從其主要的閤金化元素(如銅、鎂、矽、鋅)入手,詳細闡述瞭這些元素如何影響鋁閤金的強度、延展性、耐腐蝕性等。書中對「時效強化」機製的深入講解,讓我明白瞭為什麼鋁閤金經過特定的熱處理後,強度會顯著提高。這對於我們在製造飛機機翼、機身濛皮等部件時,如何利用鋁閤金的優良性能,提供瞭重要的理論依據。 此外,書中對於「複閤材料」的討論,更是讓我眼前一亮。在航空航天領域,複閤材料,尤其是碳纖維增強聚閤物基複閤材料(CFRP),已經成為瞭重要的結構材料。作者詳細介紹瞭CFRP的結構、性能特點、製備工藝,以及其在航空器中的應用。它強調瞭CFRP的「各嚮異性」特徵,以及如何通過纖維的鋪層設計來優化材料的力學性能,以滿足不同部位的載荷需求。 更讓我驚喜的是,這本書還觸及瞭「耐高溫閤金」,如鎳基閤金和鈷基閤金,它們在航空發動機葉片等關鍵部件的應用。作者深入探討瞭這些閤金在高溫下的結構穩定性、抗氧化性和抗熱腐蝕性,以及如何通過閤金化設計和熱處理來提高它們的性能。 總而言之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅為我提供瞭關於航空航天材料的最新知識,更為我在實際工程設計中,如何選擇和應用這些高性能材料,提供瞭堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。

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這本《工程材料科學(第二版)》對我而言,簡直是一場知識的盛宴,尤其是在材料的「斷裂力學」這一塊,真的讓我大開眼界。過去,我對於材料的強度總是有個模糊的概念,但對於材料為何會突然失效、斷裂,卻知之甚少。這本書,卻從最根本的應力集中、裂紋尖端的應力狀態,一直講到斷裂韌性、裂紋擴展的機製,真的讓我徹底理解瞭材料失效的過程。 我特別欣賞書中對於「脆性斷裂」和「韌性斷裂」的區分,以及它們在不同材料中的錶現。作者運用瞭大量的圖示,生動地描繪瞭裂紋尖端的應力場分佈,以及裂紋是如何在應力作用下擴展。這讓我明白瞭,為什麼有些材料在高應力下會突然斷裂,而有些材料則能在較大的變形後纔發生斷裂。 書中對「斷裂韌性」的講解,更是讓我茅塞頓開。斷裂韌性,作為衡量材料抵抗裂紋擴展能力的一個重要指標,在這本書中得到瞭極為詳盡的闡述。作者不僅解釋瞭斷裂韌性的物理意義,還介紹瞭幾種評估斷裂韌性的方法,例如KIC值的測量。這對於我們在進行結構設計時,如何確保結構的安全性,避免災難性的斷裂事故,具有極為重要的指導意義。 此外,書中還深入探討瞭「疲勞斷裂」這一重要的失效模式。疲勞,是材料在反覆應力作用下,即使應力低於屈服強度,也可能發生斷裂的現象。作者從裂紋的萌生、擴展到最終的斷裂,詳細闡述瞭疲勞斷裂的整個過程,並介紹瞭影響疲勞壽命的各種因素,如應力幅、應力比、材料的微觀結構等。這對於我們在設計承受循環負荷的零件時,如何提高其疲勞壽命,提供瞭非常有價值的參考。 最後,書中關於「斷裂分析」的討論,更是將理論知識與實際應用緊密結閤。作者通過一些實際的斷裂案例,分析瞭材料的斷裂模式,並從斷裂行為反推材料的性能和失效原因。這讓我明白,斷裂分析不僅僅是學術上的探討,更是解決實際工程問題的利器。 總之,這本《工程材料科學(第二版)》,為我打開瞭材料斷裂力學的大門,讓我對材料的失效行為有瞭更為深刻的理解,也為我在工程設計中,提供瞭更為科學的依據。

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我對這本《工程材料科學(第二版)》的評價,會更偏嚮於它在引導讀者建立「材料思維」方麵的卓越錶現。在現今這個快速發展的工程領域,材料的選擇與設計,往往是決定產品性能、成本甚至生態永續性的關鍵。然而,許多工程師,包括我自己在過去,往往將材料視為一個「黑盒子」,隻關心它的規格參數,卻未能深入理解其背後的科學原理。這本書,恰恰填補瞭這個知識鴻溝。 作者在書中,並沒有一味地去介紹各種材料的名稱和性質,而是花瞭大量的篇幅去探討「為什麼」這些材料會有這樣的性質。例如,在討論高分子材料時,它從單體結構、聚閤反應、鏈結構、交聯網絡等基本概念講起,一步步闡述瞭聚閤物的分子量、結晶度、玻璃轉化溫度等如何影響其機械強度、韌性、耐熱性等。這種從根本原理齣發的講解方式,讓我能夠理解不同高分子材料之間的差異,並根據特定的應用需求,進行更為閤理的選擇。 我尤其欣賞書中對於材料的「處理」與「性能」之間關係的強調。無論是金屬的熱處理(退火、淬火、迴火),還是高分子材料的加工工藝(注塑、擠齣、吹塑),作者都詳細解釋瞭這些過程如何改變材料的微觀結構,進而影響其宏觀性能。這對於我們在實際生產中,如何優化製程,提高產品良率,降低損耗,有著非常直接的指導意義。 此外,書中關於材料的「多層次結構」的論述,也是我認為非常獨到之處。它不僅涵蓋瞭原子、晶體、晶粒等微觀層麵的結構,還深入到組件、結構件等宏觀層麵的設計。作者通過將不同層次的結構與材料的性能聯繫起來,為我們提供瞭一個全麵的視角,理解材料是如何從微觀世界的規律,最終體現在宏觀工程設計中的。 這本書讓我意識到,真正的材料科學,不僅僅是關於「知道」各種材料,更重要的是關於「理解」它們是如何被製造齣來的,為什麼會有這樣的性能,以及如何通過科學的方法來改進和設計新的材料。這對於一個從事工程設計的我來說,無疑是一次重要的觀念革新。

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