普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·材料科學與工程學科教材系列：材料科學與工程基礎
定 價：49.8 元
- 作者：蔡珣 著
- 出版時間：2010/7/1
- ISBN：9787313065261
- 出 版 社：上海交通大學出版社
- 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”國家級規(guī)劃教材·材料科學與工程學科教材系列：材料科學與工程基礎》為普通高等教育“十一五”國家規(guī)劃教材�！恫牧峡茖W與工程基礎》應高等院�！安牧峡茖W與工程”學科改革而生，將材料科學和材料加工的基礎理論融為一體。全書共分10章，主要包括原子結構與鍵合，固體結構，晶體缺陷，固態(tài)擴散，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現象與力學基礎，以及材料的變形機理和回復、再結晶。
《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·材料科學與工程學科教材系列：材料科學與工程基礎》為大材料專業(yè)基礎課程教材，涵蓋了金屬材料、陶瓷材料和高分子材料，將科學性、先進性和實用性相結合，提高學生解決材料工程實際問題的能力。《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·材料科學與工程學科教材系列：材料科學與工程基礎》更適合于按“材料科學與工程”一級學科進行人才培養(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與工程研究人員與技術人員的參考用書。
《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·材料科學與工程學科教材系列：材料科學與工程基礎》為“材料科學與工程學科教材系列”叢書之一。上海交通大學出版社希冀以系列教材的出版革新帶動專業(yè)教育緊跟科學發(fā)展和技術進步的形勢。叢書編寫、審閱人員匯集了全國重點高校眾多知名專家學者，其中不乏德高望重的院士、長江學者等。叢書不僅涵蓋材料科學與工程基礎、材料熱力學等基礎課程教材，也包括材料強化、材料設計、結構表征等專業(yè)方向的教材。 《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·材料科學與工程學科教材系列：材料科學與工程基礎》作為普通高等教育十一五國家規(guī)劃教材，力圖擔負起拓寬專業(yè)口徑，加強專業(yè)基礎的任務。在教學內容上既包括了材料科學，也包含了材料加工工程的主要基礎理論知識，系將材料科學基礎和材料加工原理融為一體的專業(yè)基礎理論教材。
根據教育部提出拓寬專業(yè)口徑，按專業(yè)大類進行人才培養(yǎng)的基本思路和工997年國務院學位辦頒發(fā)的新專業(yè)目錄，材料類的專業(yè)設置不再按傳統分為金屬材料、陶瓷材料和高分子材料。目前，國內很多工科高等院校材料類專業(yè)均按“材料科學與工程”一級學科進行人才培養(yǎng)，與國際上“材料科學與工程”學科接軌。為適應材料類專業(yè)的教學內容和課程體系改革的需要，近年來，盡管國內相繼出版了不少有關“材料科學基礎”、“材料加工原理”等教材，然融合有關材料科學和材料加工的基礎理論為一體的專業(yè)基礎課程教材卻較少。由于材料科學與工程是一個整體，材料科學是研究材料的成分／組織結構、制備加工工藝與性能之間相互關系的科學，而材料加工工程則在材料科學指導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品后的內部組織和性能，這就是所謂材料加工的“控形、控性”。何況，材料本身的結構與性能對材料加工過程有十分重要的影響，如共晶成分的合金，由于熔點低，流動性好，最適合于鑄造成形；塑性成形對固態(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，而常用燒結成形。反過來，鑄造、塑性成形、焊接等材料加工過程對材料的結構與性能又有直接的，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“材料科學和材料加工工程兩者是不可分的”。教育部為適應面向二十一世紀材料科學與工程學科的發(fā)展，從“材料科學與工程基礎”一級學科人才培養(yǎng)出發(fā)，迫切需要相應的教材以解決教學之需，這就是編寫“材料科學與工程基礎”的出發(fā)點。
本書在廣泛征求材料科學與工程專業(yè)師生的要求和意見的前提下，在多年“材料科學基礎”的教學實踐的基礎上，參閱了國內外有關書籍、文獻，經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，力圖擔負起拓寬專業(yè)口徑、加強專業(yè)基礎的特殊任務。“材料科學與工程基礎”全書共分工0章，主要包括以下四部分內容：①材料內部的微觀結構；②材料成分、組織結構與性能之間的相互關系；③材料組織結構隨化學成分、溫度、載荷以及材料加工工藝變化的轉變規(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變、溫度場和應力場的變化以及缺陷的形成與控制，既包含了材料科學的主要基礎理論知識，也包含了材料加工工程的主要基礎理論知識。由于是大材料專業(yè)基礎理論課程，本書編寫時各部分內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內容，著重于基本概念和基礎理論，通常不涉及到具體的工藝方法，力求科學性、先進性和實用性的結合，以提高學生解決材料工程的實際問題的能力。
第1章 原子結構與鍵合
1.1 原子結構
1.1.1 物質的組成
1.1.2 原子的結構
1.1.3 原子的電子結構
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 高分子鏈的近程結構
1.3.2 高分子鏈的遠程結構
中英文主題詞對照
主要參考書目
第2章 固體結構
2.1 晶體學基礎
2.l.l空間點陣和晶胞
2.1.2 晶向指數和晶面指數
2.1 。3晶體的對稱性
2.1.4 極射投影
2.1.5 倒易點陣
2.2 金屬的晶體結構
2.2.l三種典型的金屬晶體結構
2.2.2 晶體的原子堆垛方式和間隙
2.2.3 多晶型性
2.3 合金相結構
2.3.1 固溶體
2.3.2 中間相
2.4 離子晶體結構
2.4.1 離子晶體的結構規(guī)則
2.4.2 典型的離子晶體結構
2.4.3 硅酸鹽的晶體結構
2.5 共價晶體結構
2.6 聚合物的晶態(tài)結構
2.6.1 聚合物的晶體形態(tài)
2.6.2 聚合物晶態(tài)結構的模型
2.6.3 聚合物晶體的晶胞結構
2.7 準晶態(tài)結構
2.7.1 一維準晶
2.7.2 二維準晶
2.7.3 二十面體準晶
2.8 液晶態(tài)結構
2.8.1 近晶型結構
2.8.2 向列型結構
2.8.3 膽甾型結構
2.8.4 柱狀型結構
2.9 非晶態(tài)結構
中英文主題詞對照
主要參考書目
第3章 晶體缺陷
3.1 點缺陷
3.1.1 點缺陷的形成
3.1.2 點缺陷的平衡濃度
3.1.3 點缺陷的運動
3.2 位錯
3.2.1 位錯的基本類型和特征
3.2.2 伯氏矢量
3.2.3 位錯的運動
3.2.4 位錯的彈性性質
3.2.5 位錯的生成和增殖
3.2.6 實際晶體結構中的位錯
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
中英文主題詞對照
主要參考書目
第4章 固態(tài)擴散
4.1 擴散的基本定律
4.1.1 菲克第一定律
4.1.2 菲克第二定律
4.1.3 擴散方程的解
4.2 擴散的微觀理論
4.2.1 隨機行走與擴散
4.2.2 原子的跳躍和擴散系數
4.3 擴散機制
4.3.1 交換機制
4.3.2 間隙機制
4.3.3 空位機制與柯肯達爾效應
4.3.4 晶界擴散及表面擴散
4.3.5 位錯擴散
4.4 擴散的驅動力與上坡擴散
4.5 反應擴散
4.6 影響擴散的因素
4.6.1 溫度
4.6.2 壓力
4.6.3 化學成分
4.6.4 材料的結構
4.6.5 晶體的缺陷
4.6.6 應力的作用
4.7 離子晶體中的擴散
4.8 高分子材料中的擴散
中英文主題詞對照
主要參考書目
第5章 相圖
5.1 相圖的熱力學基礎
5.1.1 吉布斯自由能與成分的關系
5.1.2 相平衡的公切線法則
5.l.3 相圖的幾何熱力學作圖法
5.2 相圖的基本知識
5.2.l 相圖的建立
5.2.2 相律
5.2.3 杠桿定律
5.2.4 相圖的類型和結構
5.3 單元相圖
5.4 二元相圖
5.4.1 二元勻晶相圖
5.4.2 二元共晶相圖
5.4.3 二元包晶相圖
5.4.4 復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
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變的三元系相圖
5.5.5 三元相圖實例
5.5.6 三元相圖小結
5.6 相圖計算
中英文主題詞對照
主要參考書目
第6章 材料的制取
6.1 凝固
6.1.1 凝固的熱力學條件
6.1.2 形核
6.1.3 晶體長大
6.1.4 結晶動力學及生長形態(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
6.2.1 燒結驅動力
6.2.2 燒結時的物質傳遞
6.2.3 燒結技術
6.2.4 影響燒結的因素
6.3 高分子材料的合成
6.3.l聚合反應的類別
6.3.2 聚合反應的基本原理與特征
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現象與力學基礎
第10章 材料的變形機理和回復、再結晶
元素周期表
相圖的建立可以用實驗方法，也可以用計算方法，前面所述的相圖基本上都是通過實驗測定的。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)表的相圖資料嚴重不全，遠不能滿足現今材料快速發(fā)展的需求。何況，在實驗測定相圖過程中有的合金成分難以控制；有些則是組分熔點很高，使測定相圖時要涉及高溫技術；另外有一些則是體系難以達到相平衡，這都給實驗技術帶來很大困難。從實驗工作量角度，按測定相圖所需要的樣品數目來說，如果二元系需要n個，則三元系一般需要n2個。若考慮的是多元系，測定相圖的工作量是相當巨大的。由此看來，發(fā)展相圖計算的方法很有必要。20世紀70年代以來，利用計算機繪制相圖已經成為一個新的學科，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。需指出的是對于組元數大于3的多元系，由于其相圖難以幾何表達，故常按需要來計算某確定成分體系在指定溫度下的平衡成分，而不是計算整個相圖。
相圖計算目前有兩種方法，一是從頭計算方法（ab-inito calctllation of phase diagram），即根據物質結構基本原理（基于第一性原理）計算出溶體吉布斯自由能的有關熱力學參數，然后再通過熱力學參數計算吉布斯自由能。它是從熱力學參數一直到相圖全部都通過計算來獲得的方法。但由于體系中原子間交互作用的復雜性，用這種方法來計算相圖還有待長時間的探索。另一種更常用的方法是通過實驗測定或者根據一定模型從已測定的相圖來提取吉布斯自由能表達式中的熱力學參量，據此再計算相圖。這種方法稱為熱力學和相圖的計算機耦合法（the computer coupling of thermodynamics and phase diagrams）。目前所謂的相圖計算一般指的就是這種辦法。
相圖計算具體的做法是，根據熱力學的定律及函數，結合體系的初始條件，以體系吉布斯自由能最小或以組元在各相中化學勢相等作為依據，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)和結構相。這里，若按體系吉布斯自由能最小作為依據來計算，這就是非線性最優(yōu)化問題；若按組元在各相中化學勢相等來計算，這就是求解非線性方程組的問題。解決這些非線性函數問題只能用數值計算方法，其運算工作量很大。隨著計算機技術的快速發(fā)展，這類計算均可借助計算機來完成。因此，只要有足夠的熱力學數據和資料，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際上均是可行的。
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