本書(shū)在日本專業(yè)暢銷書(shū)《金屬の科學(xué)》基礎(chǔ)上譯著而成，是介紹金屬材料相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)叢書(shū)。全書(shū)共分９章，第１章簡(jiǎn)要介紹了金屬材料的分類和如何獲得金屬材料以及資源等內(nèi)容，第２章介紹了金屬學(xué)的基本知識(shí)，第３章介紹了金屬變形與組織控制原理及方法，第４章介紹了結(jié)構(gòu)材料和強(qiáng)度材料，第５章介紹了金屬功能材料，第６章介紹了金屬表面化學(xué)的相關(guān)知識(shí)，第７章介紹了各種各樣的金屬元素，第８章介紹了我們身邊所使用或見(jiàn)到的金屬材料，第９章對(duì)金屬的社會(huì)學(xué)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
中國(guó)早已成為了世界產(chǎn)品的制造大國(guó)。現(xiàn)在中國(guó)的工廠數(shù)量比世界上任何其他國(guó)家都要多。而作為產(chǎn)品物質(zhì)基礎(chǔ)的金屬材料，對(duì)它的理解就成為必不可少的知識(shí)。
在我們的日常生活中，食物、金屬、塑料、纖維和紙張等構(gòu)成了形形色色的日用品、電話、汽車以及各種各樣的機(jī)械產(chǎn)品，而其中的金屬制品在量上來(lái)說(shuō)占據(jù)了很大部分。因此有關(guān)金屬材料的知識(shí)對(duì)我們來(lái)說(shuō)就顯得非常重要。而更為重要的一點(diǎn)就是，現(xiàn)實(shí)中生產(chǎn)上述產(chǎn)品的所有機(jī)械裝置都是由金屬材料制成的。因此可以說(shuō)，金屬材料是現(xiàn)代社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
日本版《金屬的科學(xué)》初版印刷發(fā)行于2005年，當(dāng)時(shí)日本正處于世界生產(chǎn)技術(shù)水平的巔峰時(shí)期。本書(shū)的目的就是為維持日本制造業(yè)大國(guó)地位，面向?qū)W生與年輕技師而撰寫(xiě)的添加了大量通俗易懂圖解的專業(yè)基礎(chǔ)書(shū)籍。但讀者調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除了工廠集中度較高地域的購(gòu)買量較高，購(gòu)買人群主要為理工科的學(xué)生及相關(guān)技術(shù)人員外，令我們感到意外的是，公司的銷售人員和管理人員的購(gòu)買量也很高。也就是說(shuō)，對(duì)于金屬材料的深刻理解不僅僅直接受到了技術(shù)人員的關(guān)心，也同時(shí)得到了間接從事材料工作的其他人員的極大關(guān)注。因此，本書(shū)在更為詳細(xì)地闡述了金屬材料實(shí)用性能中最重要的如材料強(qiáng)度和加工性能等方面內(nèi)容的同時(shí)，還增加了金屬材料的使用環(huán)境評(píng)價(jià)、電化學(xué)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用以及在人類社會(huì)中所處的位置等相關(guān)內(nèi)容。
人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了利用人工智能加速技術(shù)革新和社會(huì)變革的時(shí)代，而中國(guó)正以遠(yuǎn)超世界的速度如超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)等來(lái)適應(yīng)這個(gè)時(shí)代變化。如何利用人工智能是人類面臨的一個(gè)巨大課題。在物質(zhì)生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，也就是在我們每天的工作現(xiàn)場(chǎng)，則需要具有更高度的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，我們稱之為“現(xiàn)場(chǎng)力”。而高度的“現(xiàn)場(chǎng)力”則需要更為廣泛的金屬材料理論和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)。本書(shū)就是以加強(qiáng)以上這些知識(shí)為目的而編寫(xiě)的。
最后，為了能讓中國(guó)讀者盡快閱讀到本書(shū)，理解材料技術(shù)的博大精深，孟昭先生對(duì)該書(shū)的譯著、策劃等傾注了極大的熱情與努力。該書(shū)能在短時(shí)間內(nèi)在中國(guó)順利出版，我們對(duì)孟昭先生表示由衷的敬意和感謝。
我們衷心希望該書(shū)能受到中國(guó)廣大讀者的歡迎。希望通過(guò)對(duì)金屬材料更為廣泛和深入的理解，能為中國(guó)工業(yè)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。
1 為了健康和可持續(xù)發(fā)展的地球
1．1 支撐人類社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步的金屬材料
1．1．1 支撐人類物質(zhì)社會(huì)基礎(chǔ)的材料
1．1．2 賦予各種形狀并維持其形狀的結(jié)構(gòu)材料
1．1．3 挖掘金屬的獨(dú)特個(gè)性，利用其獨(dú)特功能制備各種功能材料
1．2 獲得金屬的基本原理
1．2．1 利用化學(xué)變化，不穩(wěn)定狀態(tài)是其化學(xué)變化的根源
1．2．2 地殼中各種礦物及基本組成
1．2．3 金屬冶煉方法
1．3 維持現(xiàn)代文明社會(huì)存在和發(fā)展的金屬材料
1．3．1 金屬資源有限性指標(biāo)
1．3．2 提供使用可靠性和持續(xù)性的維護(hù)保養(yǎng)
小知識(shí)
2 金屬學(xué)基本知識(shí)
2．1 原子論和熱力學(xué)的發(fā)展
2．1．1 從道爾頓的原子量表到元素周期表
2．1．2 對(duì)原子結(jié)構(gòu)的理解和熱力學(xué)的發(fā)展
2．2 化學(xué)元素周期表和金屬元素
2．2．1 原子的基本構(gòu)造
2．2．2 典型元素和過(guò)渡元素——金屬與非金屬
2．3 電子配置和過(guò)渡金屬
2．3．1 各元素的電子配置
2．3．2 過(guò)渡金屬具有復(fù)雜及復(fù)數(shù)的化合價(jià)
2．4 鐵與稀土類元素的磁性來(lái)源
2．4．1 鐵的磁性來(lái)源于3d軌道的同向旋轉(zhuǎn)
2．4．2 稀土元素的磁性來(lái)源于被外部電子層遮蔽的4f軌道和軌道上的電子自轉(zhuǎn)
2．5 原子集合體中的電子軌道
2．5．1 原子一旦形成集合體，其電子軌道則變成能量連續(xù)的電子能帶
2．5．2 金屬鍵結(jié)合的原子被自由電子云所包圍，不存在禁帶
2．5．3 半導(dǎo)體和絕緣體存在禁帶，自由電子很難翻越
2．6 自由電子與光電學(xué)特性
2．6．1 電傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)均來(lái)源于自由電子
2．6．2 金屬光澤也是由于自由電子的作用
2．6．3 金屬的電子釋放與光電效應(yīng)
2．7 金屬結(jié)晶的特征
2．7．1 面心立方晶格（FCC）的原子排列最密集
2．7．2 密排六方（HCP）排列密度大，但點(diǎn)陣對(duì)稱性差
2．7．3 體心立方（BCC）排列間隙最大，但對(duì)稱性好
2．8 各種各樣的晶體結(jié)構(gòu)和非晶體結(jié)構(gòu)
2．8．1 共價(jià)鍵和離子鍵結(jié)合的晶體強(qiáng)度高，但韌性極差
2．8．2 石墨是共價(jià)鍵和范德華力的結(jié)合
2．8．3 無(wú)秩序的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)
2．9 晶格缺陷與相分離
2．9．1 溫度上升會(huì)導(dǎo)致晶格振動(dòng)和原子間距加大
2．9．2 實(shí)際金屬結(jié)晶中含有著大量的缺陷
2．9．3 異種元素進(jìn)入金屬結(jié)晶，會(huì)發(fā)生固溶或相分離
2．10 純金屬與合金的凝固
2．10．1 純金屬是在某一固定溫度下緩慢凝固
2．10．2 合金因在一定溫度區(qū)間內(nèi)凝固，因此存在濃度變化
2．10．3 無(wú)限固溶型合金相圖
2．11 共晶型合金的相圖
2．11．1 固相元素如果無(wú)法固溶則形成兩相分離
2．11．2 共晶組織是在一定溫度下凝固形成的層狀組織
2．11．3 共晶成分以外形成初晶和共晶的混合組織
2．12 金屬間化合物和多元系相圖
2．12．1 純金屬中有可能會(huì)出現(xiàn)難以預(yù)想的中間化合物
2．12．2 各種類型的相圖
2．13 合金的自由能曲線
2．13．1 純物質(zhì)的自由能和相變
2．13．2 利用自由能（G）曲線理解合金相圖
2．14 鐵一碳相圖
……
3 金屬變形與組織控制
4 結(jié)構(gòu)材料和強(qiáng)度材料
5 金屬功能材料
6 金屬表面化學(xué)
7 各種各樣的金屬元素
8 我們身邊的金屬
9 金屬的社會(huì)學(xué)
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