具体描述
内容简介
本书系全国21所院校面向21世纪材料科学与工程高等教育改革的学科公共专业课系列共建教材之一。本书内容着眼于材料科学的基本问题、各种材料的共性问题，为学习和研究各种材料提供必要的基础，本书分10章，一章为原于结构与结合键，第二章为材料的结构，第三章为晶体结构缺陷，第四章为晶态固体中的扩散，第五章为相平衡与相图，第六章为材料的凝固，第七章为晶态固体材料中的界面，第八章为固态相变，第九章为材料的变形与再结晶，第十章为材料的强韧化。
本书适于材料科学与工程一级学科专业或二级学科专业公共专业课本科教学使用，建议学时90-120，本书也可供研究生和相关工程技术人员参考。
目录
前言绪论
一、什么是材料科学
二、材料科学的形成
三、材料科学与材料工程的关系
参考文献
第一章 原子结构与结合键
第一节 原子结构
一、微观粒子运动的描述方法和量子效应
二、氢原子结构
三、多电子原子结构
四、原子的电离能、电子亲合能及电负性
第二节 结合键
一、离子键
二、共价键
三、金属键
四、范德华键
五、氢键
参考文献
习题
第二章 材料的结构
第一节 晶体学基础
一、空间点阵和晶胞
二、晶体的宏观对称性
三、晶族与晶系
四、晶体定向
五、晶体结构的基本特征
六、晶面指数和晶向指数
七、晶体投影
第二节 常见的晶体结构
一、晶体化学基本原理
二、典型金属的晶体结构
三、常见无机化合物晶体结构
第三节 固溶体的晶体结构
一、置换固溶体
二、形成置换固溶体的影响因素
三、间隙固溶体
四、有序固溶体及固溶体的微观不均匀性
第四节 金属间化合物的晶体结构
一、正常价化合物
二、电子化合物
三、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
四、金属间化合物的用途
第五节 硅酸盐结构
一、岛状结构
二、组群状结构
三、链状结构
四、层状结构
五、架状结构
第六节 非晶态固体结构
一、玻璃的概念和通性
二、玻璃的结构
三、硅酸盐玻璃
四、金属玻璃
第七节 准晶体
一、准晶体的结构模型
二、准晶体的制备
三、准晶体的性能
四、准晶的应用
第八节 高分子材料结构
一、高分子链结构
二、高分子的聚集态结构
第九节 固体的电子能带结构理论
一、绝缘体
二、导体
三、半导体
参考文献
习题
第三章 晶体结构缺陷
第一节 点缺陷
一、点缺陷的形成
二、点缺陷的平衡浓度
三、点缺陷的运动和作用
四、过饱和点缺陷
……
第四章 晶态固体中的扩散
第五章 相平衡与相图
第六章 材料的凝固
第七章 晶态固体材料中的界面
第八章 固态相变
第九章 材料的变形与再结晶
第十章 材料的强韧化
主要名词术语
前言/序言
用户评价
评价三： 作为一名对材料世界充满好奇的求知者，我一直在寻找一本能够真正引领我入门，并激发我对这一学科深入探索的书籍。《材料科学基础》这本教材，无疑满足了我的所有期望，甚至超出了我的想象。这本书以一种非常独特的视角，将材料科学的宏大叙事与微观世界的精妙细节巧妙地融合在一起。它不仅仅是一本知识的传递者，更像是一位耐心的引导者，循序渐进地带领读者遨游于原子、分子、晶体乃至宏观材料的世界。 从书的开头部分，我便被它所展现的材料科学的魅力深深吸引。作者并没有急于抛出复杂的公式和定理，而是先从人类文明史与材料的演进关系入手，勾勒出一幅波澜壮阔的画卷，从石器时代到青铜时代，再到铁器时代，乃至现代的硅时代和信息时代，材料的每一次飞跃都伴随着人类社会的巨大变革。这种宏观的视角，让我对材料科学的认识不再局限于书本上的枯燥理论，而是将其置于人类文明发展的宏大背景下，深刻理解了材料在塑造我们世界中所扮演的关键角色。 在深入到具体内容时，书中对于原子结构、化学键合、晶体结构等基础知识的讲解，清晰而透彻。我特别喜欢书中关于“晶格缺陷”的章节，作者并没有简单地罗列各种点缺陷、线缺陷和面缺陷，而是通过生动的类比和深入的物理图像，解释了这些缺陷是如何影响材料的性能，比如强度、导电性、扩散速率等。这种从微观机理出发，解释宏观现象的讲解方式，让我能够真正地“理解”材料，而不是死记硬背。而且，书中在介绍不同材料类别（如金属、陶瓷、聚合物、复合材料）时，不仅详细描述了它们的结构特点和基本性质，还重点阐述了它们在各自领域的典型应用，并对其未来发展趋势进行了展望，这为我规划未来的学习方向提供了极大的帮助。
评分评价一： 读完这本《材料科学基础》，我最大的感受就是，它确实像书名所说，是一本真正面向21世纪的教材。在当前科技飞速发展的时代，材料科学的进步是推动工业革命和社会发展的关键驱动力之一。这本书没有停留在传统的知识点堆砌，而是巧妙地将基础理论与前沿应用紧密结合，让我看到了材料科学的无限可能性。例如，在介绍半导体材料时，作者不仅详细阐述了晶体结构、能带理论等基本概念，还深入探讨了其在微电子、光电子器件中的最新进展，甚至触及了量子点、二维材料等极具潜力的研究方向。这种前瞻性的视角，让我对未来的材料发展充满了期待，也激发了我深入学习的动力。 在内容编排上，这本书逻辑清晰，层次分明。从原子层面的结构和性质，到宏观层面的力学、热学、电学、磁学等特性，再到材料的制备、加工和应用，每一个环节都衔接得非常自然。尤其让我印象深刻的是，书中对于材料性能与结构关系的阐述，不仅仅是简单地描述，而是通过大量的实例和图示，帮助读者建立起直观的理解。比如，在讲解金属的强度时，作者详细分析了位错的运动如何影响材料的塑性和强度，并通过合金化、热处理等手段来调控材料的微观结构，从而优化宏观性能，这对于理解材料设计和选择提供了非常重要的指导。 此外，这本书在语言上也力求通俗易懂，避免了过多的晦涩术语，即使是初学者也能较快地掌握核心概念。同时，书中穿插的案例研究和思考题，也极大地增强了学习的主动性和趣味性。我特别喜欢书中的“材料之魅”栏目，里面介绍了许多历史上或现代的经典材料及其背后有趣的故事，让我体会到材料科学不仅仅是枯燥的理论，更蕴含着人类的智慧和创造力。总而言之，这是一本非常值得推荐的材料科学入门教材，它不仅能够帮助我们打下坚实的理论基础，更能激发我们对这个迷人领域的浓厚兴趣。
评分评价七： 拿到《材料科学基础》这本书，我首先被其厚重的学术分量和严谨的编排所震撼。它是一本真正致力于培养高素质材料科学与工程人才的教材，其内容涵盖了从微观原子结构到宏观工程应用的全过程。这本书的价值不仅在于其知识的全面性，更在于其教学方法的创新性，它能够引导学生建立起材料科学的系统性认知，并培养解决复杂工程问题的能力。 书中对于材料的力学行为的讲解，可谓是精雕细琢。作者不仅详细介绍了材料在静态载荷下的应力-应变关系，如弹性、塑性、屈服等概念，还深入分析了材料在动态载荷下的行为，如疲劳、断裂、蠕变等。我尤其欣赏书中关于断裂力学的章节，作者通过引入裂纹扩展的能量原理和应力强度因子等概念，详细阐述了材料的断裂韧性，并结合大量实例，分析了不同材料在不同服役条件下的断裂模式。这对于理解材料的可靠性和安全性至关重要。 更让我惊叹的是，本书在介绍材料的复合化和纳米化方面，展现出了极强的时代感和前瞻性。作者详细阐述了复合材料的增强体、基体和界面是如何协同作用，从而赋予材料优异的性能。例如，在介绍碳纤维增强聚合物复合材料时，作者不仅分析了碳纤维的结构和性能，还详细讲解了聚合物基体的选择原则以及碳纤维与聚合物之间的界面结合机理。同样，对于纳米材料，书中也深入探讨了尺寸效应如何影响材料的性能，以及纳米材料在催化、储能、生物医学等领域的广阔应用前景。这种对新材料的关注和深入分析，无疑为我们指明了材料科学未来的发展方向。
评分评价十： 《材料科学基础》这本书，不仅仅是一本教材，它更像是一位引路人，带领我走进材料科学这个奇妙而广阔的世界。它所蕴含的“高等教育改革”的理念，体现在其对知识的深度挖掘、对前沿的敏锐捕捉以及对学生能力的全面培养上。 书中关于材料与环境相互作用的章节，给了我极大的启发。它不仅仅停留在介绍材料的耐腐蚀性，而是深入探讨了材料在不同环境（如海洋、大气、高温、辐射）中的行为，以及这些环境因素如何影响材料的性能和寿命。例如，在介绍材料在高温环境下的性能时，作者详细分析了材料的氧化、高温蠕变、热疲劳等现象，并介绍了各种耐高温材料的种类及其应用。这种对材料在真实应用环境中的深入分析，让我认识到材料的选择和设计必须综合考虑其服役环境。 令我深感欣慰的是，本书在探讨材料的回收与再利用方面，也展现出了高度的社会责任感和前瞻性。它不仅仅是简单地提及“绿色材料”的概念，而是深入分析了材料的生命周期评价，以及如何通过材料的设计、制造、使用和回收等环节，实现可持续发展。例如，在介绍金属材料的回收时，作者详细分析了不同回收方法的原理、效率和环境影响，并探讨了如何提高回收材料的利用率。这种对可持续发展理念的强调，让我看到了材料科学在推动社会进步和环境保护方面的重要作用。
评分评价九： 这本书，名为《材料科学基础》，却远不止“基础”二字所能概括。它像是一幅精心绘制的材料科学全景图，每一笔都充满了严谨的科学精神和对未来的憧憬。作为一本面向21世纪高等教育改革的教材，它无疑在内容的选择、编排的逻辑以及教学方法的创新上，都进行了大胆的尝试和深刻的探索。 我在阅读中，被书中对于材料的表征和测试方法的详细介绍深深吸引。它不仅仅是列举了几种常见的分析仪器，而是深入讲解了各种表征技术（如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜）的原理、操作方法以及它们在揭示材料微观结构和性能方面的作用。例如，在介绍X射线衍射时，作者详细阐述了布拉格定律，并说明了如何通过衍射图谱来确定晶体结构、晶粒尺寸和晶格畸变。这种对实验技术细节的深入讲解，为我进行科学研究和实验操作打下了坚实的基础。 让我感到尤为振奋的是，本书在探讨功能材料的开发与应用时，展现出了极强的时代气息和学科交叉的特点。它不仅介绍了传统的功能材料，如压电材料、热电材料、磁性材料，还对近年来备受关注的新型功能材料，如智能材料、自修复材料、环境响应材料等进行了深入的探讨。例如，在介绍形状记忆合金时，作者详细阐述了马氏体相变以及其与形状记忆效应之间的关系，并展示了形状记忆合金在航空航天、医疗器械等领域的广泛应用。这种对前沿科技的关注和深入挖掘，让我看到了材料科学在解决未来社会挑战中的巨大潜力。
评分评价二： 拿到《材料科学基础》这本书，我首先被它严谨的学术风格和全面的知识覆盖所吸引。作为一本高等教育的改革教材，它显然在内容深度和广度上都下足了功夫。书中所涵盖的内容，从晶体学、相图分析到各种材料的物理化学性质，再到材料的性能表征和失效分析，几乎囊括了材料科学与工程领域的全部基础知识。对于我这样的学生而言，这本教材提供了一个完整且系统化的学习框架，让我能够清晰地认识到材料科学是一个 interconnected 的学科，各个分支之间相互联系，相互促进。 让我印象深刻的是，书中在讲解某些复杂概念时，采用了多种阐述方式，例如，对于晶体缺陷的介绍，除了文字描述，还辅以精密的二维和三维示意图，甚至引用了一些高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的图像，让抽象的概念变得生动具体，易于理解。在力学性能部分，作者不仅讲解了杨氏模量、屈服强度、断裂韧性等基本力学参数，还详细探讨了应力集中、疲劳、蠕变等材料在实际服役过程中面临的关键问题，并通过引入损伤力学和断裂力学的基本原理，来分析材料的失效机制。这种深入的讲解，远超出了我之前接触过的任何一本同类教材。 值得一提的是，本书在探讨材料的制备和加工工艺时，并没有仅仅停留在理论层面，而是结合了工业生产的实际需求，介绍了诸如凝固、塑性变形、热处理、粉末冶金等多种工艺方法，并且分析了不同工艺对材料微观结构和宏观性能的影响。例如，在介绍焊接工艺时，作者详细分析了不同焊接方法（如电弧焊、激光焊）的原理、特点以及在不同材料体系中的应用，并特别指出了焊缝区域的微观组织变化对材料性能的影响。这使得我们能够将所学的理论知识与实际工程应用联系起来，培养解决实际问题的能力。总的来说，这本书的出版，无疑为材料科学与工程领域的高等教育改革提供了宝贵的范例，其内容的严谨性、全面性和前瞻性，都足以使其成为一本经典教材。
评分评价四： 《材料科学基础》这本书，给我的感觉就像是一扇通往材料科学殿堂的大门，它不仅打开了我的视野，更点燃了我探索未知世界的激情。作为一本面向21世纪的高等教育改革教材，它无疑具备了前瞻性和创新性。我注意到书中在介绍材料的分类时，不再是简单地将它们分为金属、陶瓷、聚合物，而是更侧重于从材料的组成、结构、性能以及应用等多个维度进行综合分析，并且强调了材料的多功能性和智能化发展趋势。 书中对于材料的微观结构与其宏观性能之间关系的阐述，是我最欣赏的部分之一。例如，在讲解金属材料的强度和韧性时，作者详细地分析了晶粒尺寸、晶界、第二相粒子等微观结构因素对材料力学性能的影响，并通过图示清晰地展示了这些因素是如何影响位错的运动，从而调控材料的强度和韧性。接着，又引出了诸如晶粒细化、固溶强化、沉淀强化等多种强化机制，并将这些理论与具体的合金设计和热处理工艺联系起来，让我深刻理解了如何通过控制微观结构来获得具有特定性能的材料。 令我感到惊喜的是，书中在探讨材料的相变和热处理时，引入了大量的相图，并详细解释了如何利用相图来预测材料在不同温度和组分下的相组成和相变过程。更重要的是，作者还结合实际的工业生产案例，讲解了不同热处理工艺（如退火、正火、淬火、回火）对材料性能的影响，以及如何根据材料的相图和性能要求来优化热处理工艺。这种理论与实践相结合的讲解方式，极大地提高了我的学习效率和解决实际问题的能力。总而言之，这本书不仅是一本优秀的教材，更是一位能够启发思考、激发创新的良师益友，它让我看到了材料科学在未来社会发展中的巨大潜力和广阔前景。
评分评价六： 《材料科学基础》这本书，给我带来的不仅仅是知识的积累，更是一种全新的视角和深刻的启迪。它是一本真正意义上的“高等教育改革”的产物，其内容深度、广度和前瞻性都远远超出了我之前的预期。这本书的独特之处在于，它能够将看似枯燥的科学原理，与我们日常生活息息相关的各种材料及其应用紧密地联系起来，从而激发读者的学习兴趣和探索欲望。 我特别被书中关于材料的表面科学和界面现象的章节所吸引。作者并没有将材料仅仅视为一个整体，而是深入探讨了材料的表面和界面是如何影响其整体性能的。例如，在讲解金属的腐蚀时，书中详细阐述了电化学腐蚀的机理，包括阳极反应、阴极反应以及电解质溶液的作用，并且通过大量的实例，展示了不同表面处理和涂层技术是如何有效抑制腐蚀的。这种从微观层面解释宏观现象，并提出实际解决方案的方法，让我对材料的保护和使用有了更深刻的理解。 此外，书中在介绍高分子材料时，也给我带来了很大的启发。作者并没有仅仅停留在介绍高分子的基本结构和性能，而是深入探讨了高分子材料的加工工艺，如挤出、注塑、吹塑等，以及这些工艺如何影响高分子链的排列和形态，进而影响材料的力学性能、热学性能和光学性能。书中还介绍了各种功能性高分子材料，如导电高分子、生物医用高分子、形状记忆高分子等，并对其在各个领域的应用进行了详细的阐述。这种对高分子材料深入且全面的讲解，让我对这个庞大且充满活力的材料家族有了全新的认识。
评分评价八： 《材料科学基础》这本书，给我最直接的感受就是其“高等教育改革”的定位并非空谈，而是体现在每一个章节、每一个细节之中。它以一种更加开放、更加包容的姿态，将材料科学的广袤领域呈现在读者面前，让我看到了传统教材所难以企及的深度和广度。 书中的热力学与动力学章节，给我留下了深刻的印象。作者并没有仅仅停留在介绍熵、焓等基本概念，而是将这些概念与材料的相变、扩散、结晶等过程紧密结合起来。例如，在讲解固液相变时，作者通过引入吉布斯自由能的概念，详细分析了驱动相变的驱动力，以及过冷和形核在晶体生长过程中的重要作用。接着，又将这些理论与金属凝固、陶瓷烧结等实际工艺联系起来，让我深刻理解了热力学在材料制备和加工中的指导意义。 令我感到惊喜的是，本书在介绍材料的连接与连接技术时，也展现出了极高的专业性和前瞻性。作者不仅仅是列举了几种常见的焊接方法，而是深入探讨了不同连接方式（如焊接、钎焊、粘接、机械连接）的原理、特点、适用范围，以及它们对材料性能的影响。特别是在介绍焊接时，作者详细分析了焊接过程中产生的微观组织变化、热影响区以及残余应力等问题，并提出了相应的控制方法。这种对工程实践细节的关注，让我在学习理论知识的同时，也能更好地为未来的工程实践打下基础。
评分评价五： 拿到《材料科学基础》这本书，我首先感受到的是一种扑面而来的科学精神和求知热情。作为一本旨在改革高等教育的教材，它显然在内容编排和知识传递方式上都进行了深刻的思考和创新。我发现这本书并不满足于仅仅陈述事实，而是更注重引导读者去理解“为什么”以及“如何”，从而培养批判性思维和解决问题的能力。 书中在介绍材料的电学性能时，给我留下了深刻的印象。作者并没有止步于简单的欧姆定律和电阻概念，而是深入探讨了从金属的自由电子模型，到半导体的能带理论，再到绝缘体的介电性能，以及超导体的奇异现象。尤其是在讲解半导体的能带结构时，作者通过多种示意图和类比，生动地描绘了电子在晶体中的运动状态，以及掺杂如何改变能带结构，从而实现对电学性能的调控。这种从基础理论出发，层层深入的讲解方式，让我对半导体材料的理解上升到了一个全新的高度。 更让我欣赏的是，本书在探讨材料的磁学性能时，也展现出了同样的深度和广度。它不仅介绍了铁磁性、顺磁性、抗磁性等基本磁行为，还详细阐述了磁畴、磁畴壁等微观机制，以及不同磁性材料（如硬磁材料、软磁材料）的特性和应用。书中还提到了近年来备受关注的新型磁性材料，如磁性纳米粒子、拓扑磁性材料等，并对其潜在的应用前景进行了展望。这种对前沿领域的关注，让我在学习基础知识的同时，也能感受到材料科学正在不断向前发展的脉搏，激发了我的好奇心和探索欲。
评分七、晶体投影
评分三、硅酸盐玻璃
评分二、点缺陷的平衡浓度
评分二、点缺陷的平衡浓度
评分四、晶体定向
评分四、范德华键
评分七、晶体投影
评分二、晶体的宏观对称性
评分第一节 晶体学基础
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