普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材·材料科學(xué)與工程學(xué)科教材系列：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)
定 價(jià)：49.8 元
- 作者：蔡珣 著
- 出版時(shí)間：2010/7/1
- ISBN：9787313065261
- 出 版 社：上海交通大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TB3
- 頁碼：495
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材·材料科學(xué)與工程學(xué)科教材系列：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》為普通高等教育“十一五”國家規(guī)劃教材。《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》應(yīng)高等院�！安牧峡茖W(xué)與工程”學(xué)科改革而生，將材料科學(xué)和材料加工的基礎(chǔ)理論融為一體。全書共分10章，主要包括原子結(jié)構(gòu)與鍵合，固體結(jié)構(gòu)，晶體缺陷，固態(tài)擴(kuò)散，相圖，材料的制取，固態(tài)相變，材料加工成形的傳熱過程，材料加工成形的流動(dòng)現(xiàn)象與力學(xué)基礎(chǔ)，以及材料的變形機(jī)理和回復(fù)、再結(jié)晶。
《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材·材料科學(xué)與工程學(xué)科教材系列：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》為大材料專業(yè)基礎(chǔ)課程教材，涵蓋了金屬材料、陶瓷材料和高分子材料，將科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性相結(jié)合，提高學(xué)生解決材料工程實(shí)際問題的能力�！镀胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹壹�(jí)規(guī)劃教材·材料科學(xué)與工程學(xué)科教材系列：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》更適合于按“材料科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科進(jìn)行人才培養(yǎng)和熱加工材料專業(yè)的院校師生使用。也可以作為材料科學(xué)與工程研究人員與技術(shù)人員的參考用書。
《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材·材料科學(xué)與工程學(xué)科教材系列：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》為“材料科學(xué)與工程學(xué)科教材系列”叢書之一。上海交通大學(xué)出版社希冀以系列教材的出版革新帶動(dòng)專業(yè)教育緊跟科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的形勢。叢書編寫、審閱人員匯集了全國重點(diǎn)高校眾多知名專家學(xué)者，其中不乏德高望重的院士、長江學(xué)者等。叢書不僅涵蓋材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)、材料熱力學(xué)等基礎(chǔ)課程教材，也包括材料強(qiáng)化、材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)表征等專業(yè)方向的教材。 《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材·材料科學(xué)與工程學(xué)科教材系列：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》作為普通高等教育十一五國家規(guī)劃教材，力圖擔(dān)負(fù)起拓寬專業(yè)口徑，加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)的任務(wù)。在教學(xué)內(nèi)容上既包括了材料科學(xué)，也包含了材料加工工程的主要基礎(chǔ)理論知識(shí)，系將材料科學(xué)基礎(chǔ)和材料加工原理融為一體的專業(yè)基礎(chǔ)理論教材。
根據(jù)教育部提出拓寬專業(yè)口徑，按專業(yè)大類進(jìn)行人才培養(yǎng)的基本思路和工997年國務(wù)院學(xué)位辦頒發(fā)的新專業(yè)目錄，材料類的專業(yè)設(shè)置不再按傳統(tǒng)分為金屬材料、陶瓷材料和高分子材料。目前，國內(nèi)很多工科高等院校材料類專業(yè)均按“材料科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科進(jìn)行人才培養(yǎng)，與國際上“材料科學(xué)與工程”學(xué)科接軌。為適應(yīng)材料類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的需要，近年來，盡管國內(nèi)相繼出版了不少有關(guān)“材料科學(xué)基礎(chǔ)”、“材料加工原理”等教材，然融合有關(guān)材料科學(xué)和材料加工的基礎(chǔ)理論為一體的專業(yè)基礎(chǔ)課程教材卻較少。由于材料科學(xué)與工程是一個(gè)整體，材料科學(xué)是研究材料的成分／組織結(jié)構(gòu)、制備加工工藝與性能之間相互關(guān)系的科學(xué)，而材料加工工程則在材料科學(xué)指導(dǎo)下賦予材料一定的外形尺寸和表面狀態(tài)，并可控制和決定材料變成產(chǎn)品后的內(nèi)部組織和性能，這就是所謂材料加工的“控形、控性”。何況，材料本身的結(jié)構(gòu)與性能對(duì)材料加工過程有十分重要的影響，如共晶成分的合金，由于熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，最適合于鑄造成形；塑性成形對(duì)固態(tài)材料的變形能力有較高的要求，陶瓷等硬脆性材料就不適宜于塑性加工，而常用燒結(jié)成形。反過來，鑄造、塑性成形、焊接等材料加工過程對(duì)材料的結(jié)構(gòu)與性能又有直接的，甚至是決定性的影響。 因此，正如著名材料專家徐祖耀院士所說的“材料科學(xué)和材料加工工程兩者是不可分的”。教育部為適應(yīng)面向二十一世紀(jì)材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展，從“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”一級(jí)學(xué)科人才培養(yǎng)出發(fā)，迫切需要相應(yīng)的教材以解決教學(xué)之需，這就是編寫“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”的出發(fā)點(diǎn)。
本書在廣泛征求材料科學(xué)與工程專業(yè)師生的要求和意見的前提下，在多年“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，參閱了國內(nèi)外有關(guān)書籍、文獻(xiàn)，經(jīng)三年的努力撰寫而成。它作為普通高等教育“十一五”國家規(guī)劃教材，力圖擔(dān)負(fù)起拓寬專業(yè)口徑、加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)的特殊任務(wù)�！安牧峡茖W(xué)與工程基礎(chǔ)”全書共分工0章，主要包括以下四部分內(nèi)容：①材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)；②材料成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系；③材料組織結(jié)構(gòu)隨化學(xué)成分、溫度、載荷以及材料加工工藝變化的轉(zhuǎn)變規(guī)律，并探討在材料加工過程中改善材料組織與性能的途徑和方法；④材料加工過程中的組織轉(zhuǎn)變、溫度場和應(yīng)力場的變化以及缺陷的形成與控制，既包含了材料科學(xué)的主要基礎(chǔ)理論知識(shí)，也包含了材料加工工程的主要基礎(chǔ)理論知識(shí)。由于是大材料專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，本書編寫時(shí)各部分內(nèi)容特別注意盡量涵蓋金屬材料、陶瓷材料和高分子材料，突出材料共性化教學(xué)內(nèi)容，著重于基本概念和基礎(chǔ)理論，通常不涉及到具體的工藝方法，力求科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性的結(jié)合，以提高學(xué)生解決材料工程的實(shí)際問題的能力。
第1章 原子結(jié)構(gòu)與鍵合
1.1 原子結(jié)構(gòu)
1.1.1 物質(zhì)的組成
1.1.2 原子的結(jié)構(gòu)
1.1.3 原子的電子結(jié)構(gòu)
1.1.4 元素周期表
1.2 原子間的鍵合
1.2.1 金屬鍵
1.2.2 離子鍵
1.2.3 共價(jià)鍵
1.2.4 范德華力
1.2.5 氫鍵
1.3 高分子鏈
1.3.1 高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)
1.3.2 高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)
中英文主題詞對(duì)照
主要參考書目
第2章 固體結(jié)構(gòu)
2.1 晶體學(xué)基礎(chǔ)
2.l.l空間點(diǎn)陣和晶胞
2.1.2 晶向指數(shù)和晶面指數(shù)
2.1 。3晶體的對(duì)稱性
2.1.4 極射投影
2.1.5 倒易點(diǎn)陣
2.2 金屬的晶體結(jié)構(gòu)
2.2.l三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)
2.2.2 晶體的原子堆垛方式和間隙
2.2.3 多晶型性
2.3 合金相結(jié)構(gòu)
2.3.1 固溶體
2.3.2 中間相
2.4 離子晶體結(jié)構(gòu)
2.4.1 離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則
2.4.2 典型的離子晶體結(jié)構(gòu)
2.4.3 硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)
2.5 共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)
2.6 聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)
2.6.1 聚合物的晶體形態(tài)
2.6.2 聚合物晶態(tài)結(jié)構(gòu)的模型
2.6.3 聚合物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)
2.7 準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)
2.7.1 一維準(zhǔn)晶
2.7.2 二維準(zhǔn)晶
2.7.3 二十面體準(zhǔn)晶
2.8 液晶態(tài)結(jié)構(gòu)
2.8.1 近晶型結(jié)構(gòu)
2.8.2 向列型結(jié)構(gòu)
2.8.3 膽甾型結(jié)構(gòu)
2.8.4 柱狀型結(jié)構(gòu)
2.9 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)
中英文主題詞對(duì)照
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第3章 晶體缺陷
3.1 點(diǎn)缺陷
3.1.1 點(diǎn)缺陷的形成
3.1.2 點(diǎn)缺陷的平衡濃度
3.1.3 點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)
3.2 位錯(cuò)
3.2.1 位錯(cuò)的基本類型和特征
3.2.2 伯氏矢量
3.2.3 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)
3.2.4 位錯(cuò)的彈性性質(zhì)
3.2.5 位錯(cuò)的生成和增殖
3.2.6 實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)
3.3 表面及界面
3.3.1 外表面
3.3.2 晶界和亞晶界
3.3.3 孿晶界
3.3.4 相界
中英文主題詞對(duì)照
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第4章 固態(tài)擴(kuò)散
4.1 擴(kuò)散的基本定律
4.1.1 菲克第一定律
4.1.2 菲克第二定律
4.1.3 擴(kuò)散方程的解
4.2 擴(kuò)散的微觀理論
4.2.1 隨機(jī)行走與擴(kuò)散
4.2.2 原子的跳躍和擴(kuò)散系數(shù)
4.3 擴(kuò)散機(jī)制
4.3.1 交換機(jī)制
4.3.2 間隙機(jī)制
4.3.3 空位機(jī)制與柯肯達(dá)爾效應(yīng)
4.3.4 晶界擴(kuò)散及表面擴(kuò)散
4.3.5 位錯(cuò)擴(kuò)散
4.4 擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力與上坡擴(kuò)散
4.5 反應(yīng)擴(kuò)散
4.6 影響擴(kuò)散的因素
4.6.1 溫度
4.6.2 壓力
4.6.3 化學(xué)成分
4.6.4 材料的結(jié)構(gòu)
4.6.5 晶體的缺陷
4.6.6 應(yīng)力的作用
4.7 離子晶體中的擴(kuò)散
4.8 高分子材料中的擴(kuò)散
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第5章 相圖
5.1 相圖的熱力學(xué)基礎(chǔ)
5.1.1 吉布斯自由能與成分的關(guān)系
5.1.2 相平衡的公切線法則
5.l.3 相圖的幾何熱力學(xué)作圖法
5.2 相圖的基本知識(shí)
5.2.l 相圖的建立
5.2.2 相律
5.2.3 杠桿定律
5.2.4 相圖的類型和結(jié)構(gòu)
5.3 單元相圖
5.4 二元相圖
5.4.1 二元?jiǎng)蚓鄨D
5.4.2 二元共晶相圖
5.4.3 二元包晶相圖
5.4.4 復(fù)雜二元相圖的分析方法
5.4.5 Fe－C相圖分析
5.4.6 SiO2－A12O3相圖分析
5.5 三元相圖
5.5.1 三元相圖的基礎(chǔ)
5.5.2 固態(tài)有限互溶的三元共晶相圖
5.5.3 包共晶型三元系相圖
5.5.4 具有四相平衡包晶轉(zhuǎn)變的三元系相圖
5.5.5 三元相圖實(shí)例
5.5.6 三元相圖小結(jié)
5.6 相圖計(jì)算
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第6章 材料的制取
6.1 凝固
6.1.1 凝固的熱力學(xué)條件
6.1.2 形核
6.1.3 晶體長大
6.1.4 結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及生長形態(tài)
6.1.5 凝固后的晶粒大小
6.1.6 合金的凝固
6.1.7 鑄錠宏觀組織與缺陷
6.2 燒結(jié)
6.2.1 燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力
6.2.2 燒結(jié)時(shí)的物質(zhì)傳遞
6.2.3 燒結(jié)技術(shù)
6.2.4 影響燒結(jié)的因素
6.3 高分子材料的合成
6.3.l聚合反應(yīng)的類別
6.3.2 聚合反應(yīng)的基本原理與特征
6.3.3 聚合方法
6.4 氣相沉積
……
第7章 固態(tài)相變
第8章 材料加工成形的傳熱過程
第9章 材料加工成形的流動(dòng)現(xiàn)象與力學(xué)基礎(chǔ)
第10章 材料的變形機(jī)理和回復(fù)、再結(jié)晶
元素周期表
相圖的建立可以用實(shí)驗(yàn)方法，也可以用計(jì)算方法，前面所述的相圖基本上都是通過實(shí)驗(yàn)測定的。盡管人類測定相圖已有百余年歷史，但是，材料品種繁多，新材料又層出不窮，已發(fā)表的相圖資料嚴(yán)重不全，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)今材料快速發(fā)展的需求。何況，在實(shí)驗(yàn)測定相圖過程中有的合金成分難以控制；有些則是組分熔點(diǎn)很高，使測定相圖時(shí)要涉及高溫技術(shù)；另外有一些則是體系難以達(dá)到相平衡，這都給實(shí)驗(yàn)技術(shù)帶來很大困難。從實(shí)驗(yàn)工作量角度，按測定相圖所需要的樣品數(shù)目來說，如果二元系需要n個(gè)，則三元系一般需要n2個(gè)。若考慮的是多元系，測定相圖的工作量是相當(dāng)巨大的。由此看來，發(fā)展相圖計(jì)算的方法很有必要。20世紀(jì)70年代以來，利用計(jì)算機(jī)繪制相圖已經(jīng)成為一個(gè)新的學(xué)科，被稱為CALPHAD（Caleulation of Phase Dia-gram），即利用已知的n元相圖來繪制（n+1）元相圖。需指出的是對(duì)于組元數(shù)大于3的多元系，由于其相圖難以幾何表達(dá)，故常按需要來計(jì)算某確定成分體系在指定溫度下的平衡成分，而不是計(jì)算整個(gè)相圖。
相圖計(jì)算目前有兩種方法，一是從頭計(jì)算方法（ab-inito calctllation of phase diagram），即根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本原理（基于第一性原理）計(jì)算出溶體吉布斯自由能的有關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，然后再通過熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算吉布斯自由能。它是從熱力學(xué)參數(shù)一直到相圖全部都通過計(jì)算來獲得的方法。但由于體系中原子間交互作用的復(fù)雜性，用這種方法來計(jì)算相圖還有待長時(shí)間的探索。另一種更常用的方法是通過實(shí)驗(yàn)測定或者根據(jù)一定模型從已測定的相圖來提取吉布斯自由能表達(dá)式中的熱力學(xué)參量，據(jù)此再計(jì)算相圖。這種方法稱為熱力學(xué)和相圖的計(jì)算機(jī)耦合法（the computer coupling of thermodynamics and phase diagrams）。目前所謂的相圖計(jì)算一般指的就是這種辦法。
相圖計(jì)算具體的做法是，根據(jù)熱力學(xué)的定律及函數(shù)，結(jié)合體系的初始條件，以體系吉布斯自由能最小或以組元在各相中化學(xué)勢相等作為依據(jù)，求平衡相成分以確定在一定的溫度和壓力下某組分體系的平衡狀態(tài)和結(jié)構(gòu)相。這里，若按體系吉布斯自由能最小作為依據(jù)來計(jì)算，這就是非線性最優(yōu)化問題；若按組元在各相中化學(xué)勢相等來計(jì)算，這就是求解非線性方程組的問題。解決這些非線性函數(shù)問題只能用數(shù)值計(jì)算方法，其運(yùn)算工作量很大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，這類計(jì)算均可借助計(jì)算機(jī)來完成。因此，只要有足夠的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和資料，從低組分體系的已知相圖來推測高組分體系的未知相圖在理論上和實(shí)際上均是可行的。
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