材料科学基础：金属作为模型体系探究组织·性能关系（中文版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Mittemeijer 等 著

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• 材料科学
• 金属材料
• 组织性能关系
• 材料基础
• 金属材料基础
• 材料科学与工程
• 物理冶金
• 材料组织
• 材料性能
• 高等教育教材

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111404002

版次：1

商品编码：11189308

品牌：机工出版

开本：16开

出版时间：2013-03-01

内容简介

　　《材料科学基础：金属作为模型体系探究组织·性能关系（中文版）》为材料科学基础课程的教学提供了全新的基本概念和基础理论知识体系，精心选择并组织的研究实例增添了读者的兴趣。与以往仅讲授固体物理和固体化学不同，它包含了材料科学的核心知识体系，并对通过模型分述材料显微组织和性能之间的内在联系进行了很好的示范。教材结构上注重深入浅出，便于学生理解和自学。
　　《材料科学基础：金属作为模型体系探究组织·性能关系（中文版）》可作为材料科学与工程专业的入门教材，也可作为本科阶段、甚至研究生阶段学习的通用参考书。它介绍了晶体学、点阵缺陷、组织分析、相平衡、相变和力学性能等，还包含了适合于初学者的拓展性内容。

目录

译者序
为中文版发行所做的序言
前言
致谢和深深的敬意

第1章 引言
1.1 材料的概念
1.2 金属的定义
1.3 模型和实验
1.4 桥接长度尺度
1.5 认识自然，科学的作用：想象、探索和模型

第2章 原子的电子结构——元素周期表
2.1 质子、中子和电子
2.2 卢瑟福模型（1911年）
2.3 玻尔模型（1913年）
2.4 波或量子力学模型（海森堡/薛定谔，
1926年）和量子数
2.5 泡利不相容原理和"原子构造原理"
2.6 电子概率密度分布形状
参考文献

第3章 固体中的化学键与材料性能的探索
3.1 引力和斥力、热膨胀系数和弹性模量
3.2 成键模型评述
3.3 离子键与晶格能以及马德隆常数
3.4 共价键
3.5 金属键
3.6 范德华键
3.7 氢键
参考文献

第4章 晶体学
4.1 晶体几何学
4.2 元素的晶体结构
4.3 合金、固溶体、有序固溶体以及化合物的概念
4.4 固溶体及化合物
4.5 晶体结构的确定、X�采湎哐苌浞治�
4.6 极射投影
4.7 多晶体织构、极图、反极图和取向分布函数
4.8 非周期性晶体
参考文献

第5章 晶体缺陷和晶格缺陷
5.1 点缺陷（零维）： 热空位和组分空位，间隙原子、置换原子和反结构原子，肖脱基空位和弗兰克尔空位
5.2 线缺陷（一维）、刃型与螺型位错
5.3 面缺陷（二维）：晶界、孪晶界、堆垛层错和反相畴界，共格界面和非共格界面
5.4 体缺陷（三维）：第二相颗粒和孔隙
参考文献

第6章 显微结构分析、晶格缺陷分析、光学与电子显微以及X射线衍射方法
6.1 透镜
6.2 成像
6.3 （反射式）光学显微镜
6.4 科勒照明法
6.5 分辨力
6.6 光学显微镜的明暗场与其他成像技术
6.7 透射电子显微镜
6.8 扫描电子显微镜
6.9 缺陷显微组织的X�采湎哐苌浞治�
参考文献

第7章 相平衡
7.1 相的定义
7.2 组元的定义
7.3 平衡态和稳态的概念：内能、熵、（亥姆霍兹）自由能、吉布斯自由能
7.4 自由度和相律
7.5 相图
7.6 依据相图分析显微组织变化
参考文献

第8章 扩散
8.1 连续法描述扩散：菲克第一定律和第二定律
8.2 原子法描述扩散的原子机制
8.3 菲克定律求解
8.4 晶体中的扩散机制
8.5 跳跃频率和扩散激活能
8.6 显微结构和扩散
参考文献

第9章 相变
9.1 相变热力学和动力学、热激活和激活能
9.2 形核能量学、均匀和非均匀相变、均匀和非均匀形核
9.3 扩散与无扩散型相变
9.4 扩散型相变及实例
9.5 无扩散相变及实例
9.6 相变动力学分析
9.7 热力学和动力学的联系
参考文献

第10章 回复、再结晶及晶粒长大
10.1 回复
10.2 再结晶
10.3 晶粒长大
参考文献

第11章 材料的力学性能
11.1 弹性变形与塑性变形、延性材料和脆性材料
11.2 单轴变形的基本模式、应力应变的概念、单轴弹性变形定律
11.3 弹性各向同性材料和弹性各向异性材料
11.4 双轴和三轴加载下的弹性变形
11.5 弹性应变能
11.6 橡胶的弹性和高弹性行为
11.7 粘弹性/滞弹性及力学滞后
11.8 塑性变形的特征
11.9 拉伸应力�灿Ρ淝�线、真应力和真应变
11.1 0双轴和三轴载荷条件下的屈服准则
11.1 1临界分切应力——单晶体的塑性变形
11.1 2多晶体的塑性变形
11.1 3宏观、微观和纳米尺度的硬度参数
11.1 4强化、硬化机制（尤其对于金属）
11.1 5断裂失效及裂纹扩展
11.1 6蠕变失效
11.1 7疲劳失效
11.1 8残余内应力
参考文献

前言/序言

《金属材料微观结构演化与宏观性能调控》 本书深入剖析了金属材料在不同外场（如温度、应力、电磁场等）作用下，其内部微观结构（晶粒、位错、相变、第二相粒子等）如何发生动态演化，以及这些微观结构的改变如何最终影响材料的宏观性能，例如力学强度、韧性、塑性、疲劳寿命、断裂行为、导电导热性、耐腐蚀性等。 核心内容聚焦于： 第一部分：金属材料微观结构基础 原子尺度下的结合与结构： 阐述金属元素周期律与原子半径、电负性等基本属性的关系，金属键的特性及其对材料宏观性质的影响。深入介绍晶体结构（面心立方、体心立方、密排六方等）的分类、晶体缺陷（点缺陷、线缺陷/位错、面缺陷/晶界、体缺陷）的类型、形成机制及其对位错运动和形核长大过程的制约作用。 位错理论与塑性变形： 详细解析位错的几何性质（刃位错、螺位错、混合位错）和能量，位错的产生、滑移、交割、攀移等运动机制。阐述位错密度、位错缠结、位错墙等微观结构特征与材料屈服强度、加工硬化等力学性能的内在联系。 晶粒结构与晶界： 探讨晶粒尺寸、形状、取向等微观形貌特征如何影响材料的力学性能，特别是 Hall-Petch 效应的机理。深入研究晶界的结构（低能晶界、高能晶界）、迁移机制及其在材料强化、蠕变、烧结过程中的作用。 相与相变： 介绍固溶体、化合物、共晶、共析等二元和多元合金的相图，以及相的形成、溶解、沉淀等过程。重点讲解相变的热力学驱动力、动力学过程（形核与长大）以及不同相变类型（扩散型相变、无扩散型相变）对材料组织和性能的影响，如马氏体相变、奥氏体转变、贝氏体转变等。 第二相粒子及其影响： 讨论合金中第二相粒子的尺寸、形貌、分布、体积分数、界面特性等对其强化、硬化、韧性以及其他功能特性的调控作用。例如，沉淀强化、弥散强化等机制。 第二部分：微观结构演化动力学 热激活过程： 详细阐述扩散（体扩散、晶界扩散、表面扩散）在原子迁移和微观结构演化中的关键作用，Fick 定律及其应用。分析温度升高对扩散速率、晶粒长大、相变动力学的影响。 机械驱动过程： 探讨应力加载如何引起位错运动、形变诱导相变、晶界滑移等。分析应变速率、应变幅值等因素对微观结构演化的影响，以及应力集中在裂纹萌生和扩展中的作用。 其他外场影响： 讨论电场、磁场、辐射场等非传统外场如何影响金属材料的原子排列、缺陷行为、相稳定性，从而实现微观结构的调控和性能的改变。例如，磁畴壁运动、电致形变等。 形核与长大理论： 深入解析不同相变、晶粒生长、第二相粒子析出等过程的形核机制（均匀形核、异质形核）和长大机制，以及其与热力学和动力学参数的关系。 第三部分：微观结构与宏观性能的关联与调控 力学性能深度剖析： 强度与硬度： 系统阐述固溶强化、位错强化、沉淀强化、细晶强化等主要强化机制，以及它们对屈服强度、抗拉强度、硬度的贡献。 塑性与韧性： 分析位错滑移、晶界滑移、孪晶等塑性变形机制。探讨第二相粒子、夹杂物、孔隙等缺陷对材料韧性的影响，以及脆性断裂和韧性断裂的微观判据。 疲劳与断裂： 揭示疲劳裂纹的萌生、萌芽、扩展机理，位错缠结、疲劳带等微观结构变化。分析断裂韧性与微观结构的相互作用，如裂纹尖端的塑性区、第二相粒子的阻碍作用等。 蠕变： 阐述高温下金属材料的蠕变机制（晶界滑移、位错蠕变、扩散蠕变），以及第二相粒子对抑制蠕变的效应。 功能性能调控： 导电导热性： 分析晶界、位错、杂质等对电子和声子输运的散射作用，以及不同晶体结构和相组成对导电导热性能的影响。 耐腐蚀性： 探讨晶界腐蚀、晶间氧化、点蚀、应力腐蚀开裂等现象的微观机制，以及合金成分、第二相、表面处理等对耐腐蚀性能的改善作用。 磁性能： 阐述磁畴、磁畴壁、晶界、位错等微观结构对磁畴壁运动、磁畴转动等过程的阻碍作用，以及不同晶体结构和相态对磁性能的影响。 第四部分：先进表征与仿真手段 微观结构表征技术： 介绍光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、原子探针断层扫描（APT）、聚焦离子束（FIB）等先进表征技术在揭示材料微观结构细节方面的原理、应用和局限性。 理论计算与模拟： 探讨第一性原理计算（DFT）、分子动力学（MD）、蒙特卡洛（MC）、相场模拟、有限元分析（FEA）等计算模拟方法在预测材料性能、理解微观结构演化规律、指导材料设计方面的能力。 本书旨在为材料科学、冶金工程、机械工程、航空航天、能源科学等领域的科研人员、工程师及研究生提供一个全面、系统、深入的金属材料微观结构与性能关系的研究框架。通过对微观结构的精细调控，实现材料性能的定向设计与优化，推动高性能金属材料的发展与应用。

评分☆☆☆☆☆

我尤其喜欢书中关于材料失效分析的部分。作者并没有回避材料在使用过程中可能出现的各种问题，而是将其作为重要的学习内容来展开。通过对失效案例的分析，我们不仅能更深入地理解材料的局限性，还能学会如何避免这些问题。这种“预见性”的教学方式，对于任何从事材料相关工作的人来说，都具有极高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当朴实，没有花哨的插图，却透露着一种严谨的气质，让人一眼就能感受到这是一本踏实做学问的书。拿到手里，纸张的质感也很好，不是那种廉价的漂白纸，翻阅起来感觉很舒适，书页边缘的裁剪也十分整齐。我尤其喜欢它装订的方式，即使经常翻阅，书脊也不会轻易散开，这点对于经常需要查阅资料的读者来说，无疑是一个加分项。

评分☆☆☆☆☆

这本书在引用文献和参考文献的处理上也非常规范。我注意到，作者在撰写过程中，引用了不少权威的研究成果，并且在文末提供了详细的参考书目。这不仅体现了作者的学术严谨性，也为我们提供了进一步深入研究的途径。对于想要在某个领域进行更深入探索的读者来说，这个部分无疑是极其宝贵的资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书中对金属材料的选材和工艺的阐述，给我留下了深刻的印象。作者并非只关注理论，而是将理论与实际应用紧密结合。例如，在讨论某种合金的强度提升时，他会详细分析是哪种晶体结构或者强化机制在起作用，并且会进一步探讨这种材料在实际工程中可能遇到的问题和解决方案。这种“理论+实践”的模式，让我觉得这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，在指引我们如何将所学知识应用于解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书给我带来的不仅仅是知识的增长，更是一种思维方式的启发。它让我看到了材料科学背后蕴含的深刻哲理，以及科学研究的魅力所在。我强烈推荐这本书给所有对材料科学感兴趣，无论是初学者还是有一定基础的读者。它会让你重新认识金属，认识材料，认识我们身边的世界。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我发现作者的语言风格非常独特。他既有科学研究的严谨和准确，又不失人文的关怀和温度。在处理一些复杂的科学原理时，他并没有使用过于生僻的词汇，而是尽可能地用通俗易懂的语言进行解释。有时，甚至会加入一些富有哲理的思考，让我觉得阅读的过程也是一种精神的洗礼。这种写作方式，让原本可能枯燥的科学知识变得生动有趣，引人入胜。

评分☆☆☆☆☆

在我刚翻开这本书的时候，我首先注意到的是它清晰的章节划分和逻辑严密的结构。作者在开篇就为我们勾勒出了一个宏大的框架，将复杂的材料科学概念，特别是金属材料的组织-性能关系，层层剥开，娓娓道来。这种循序渐进的讲解方式，对于像我这样可能并非专业出身，但对材料科学抱有浓厚兴趣的读者来说，简直是福音。书中提到的那些金属模型，并非是抽象的理论，而是通过实际的案例和深入的分析，让我们能够直观地理解材料的微观结构是如何影响其宏观性能的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的版式设计也值得称赞。文字排版疏密得当，章节标题醒目，关键术语的引用也非常清晰。即使在阅读长篇幅的论述时，眼睛也不会感到疲劳。每页的页眉和页脚也都清晰地标示了章节信息，方便我在阅读过程中快速定位。图片和表格的插入也恰到好处，不会显得杂乱无章，反而起到了很好的辅助说明作用。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏作者在解释一些核心概念时所采用的类比和图示。比如，在阐述晶体结构时，作者并没有止步于枯燥的原子排列描述，而是巧妙地引入了一些生活中的例子，帮助我们理解不同晶格形状带来的特性差异。还有那些细致的显微组织照片，虽然我可能无法立刻辨认出所有细节，但它们为我提供了直观的视觉冲击，让我对书中文字的描述有了更深的体会。我感觉作者真的花了很多心思去“翻译”那些专业的术语，让它们变得易于理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊艳的，是它对“为什么”的深入探究。很多其他材料科学的书籍，可能会直接告诉你某种材料具有某种性能，但这本书会告诉你“为什么”它会具备这种性能。它会追溯到原子层面，到晶格缺陷，到相变过程，层层剖析，直到你完全理解其中的机制。这种追根溯源的探究精神，让我觉得不仅是在学习知识，更是在培养一种科学的思维方式。

评分☆☆☆☆☆

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1．7．3 润湿现象

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1．8．3 可逆电池的热力学

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1．4．4 自由能变化与□、□的关系

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1．6．3 实际溶液

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1．7．1 表面张力和表面吉布斯自由能