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任颂赞叶俭陈德华 著

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• 显微组织
• 材料分析
• 金相分析
• 材料工程
• 腐蚀与防护
• 热处理
• 失效分析

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出版社： 上海科学技术文献出版社

ISBN：9787543957343

商品编码：1167555018

出版时间：2013-08-01

作  者:任颂赞//叶俭//陈德华 著作 定  价:380 出 版 社:上海科学技术文献出版社 出版日期:2013年08月01日 装  帧:精装 ISBN:9787543957343 ●暂无

内容简介

暂无

《材料科学基础：微观结构与宏观性能的关联》 引言 材料的性能，从坚硬的金属到柔软的聚合物，再到神奇的陶瓷，无不与它们的内部结构息息相关。理解和掌握这种微观世界与宏观表现之间的奥秘，是推动科技进步，实现材料创新的基石。《材料科学基础：微观结构与宏观性能的关联》一书，旨在为读者构建一个全面而深入的材料科学认知框架，聚焦于材料的原子排列、晶体结构、缺陷以及相变等微观层面的特征，并详细阐述这些特征如何直接影响材料的力学、热学、电学、磁学和光学等宏观性能。本书不仅是材料科学专业学生的入门指南，也是工程师、研究人员以及任何对材料背后原理感到好奇的读者的必备参考。 第一部分：材料的微观结构基础 本部分将带领读者走进物质的微观世界，从最基本的原子尺度出发，逐步构建对材料结构的认知。 原子与化学键合： 深入探讨不同种类的原子如何相互作用，形成稳定的化学键。我们将详细解析离子键、共价键、金属键和范范德华力等不同键合机制的特点，以及它们如何决定材料的电子结构和宏观性质。例如，金属键的自由电子模型如何解释金属的导电性和延展性；共价键的强指向性又如何造就陶瓷和半导体的硬脆特性。我们将通过丰富的实例，如食盐（NaCl）的离子晶体结构，金刚石（C）的共价晶体结构，以及金属铜（Cu）的金属晶体结构，来直观地展示键合类型对材料结构的影响。 晶体结构与非晶结构： 材料的宏观形态很大程度上源于其内部原子的有序排列。本书将系统介绍晶体学基本概念，包括晶格、基元、晶胞、晶面和晶向等。我们将详细阐述常见的晶体结构，如体心立方（BCC）、面心立方（FCC）、六方密堆积（HCP）等，并分析这些结构中原子密度的差异如何影响材料的机械性能，例如FCC结构材料通常表现出优异的塑性。同时，本书也将探讨非晶材料（如玻璃）的无序结构特征，以及它们与晶体材料在性能上的显著区别，例如玻璃的各向同性。 晶界与晶界滑移： 在多晶材料中，原子排列的取向在不同的晶粒之间会发生变化，这种界面被称为晶界。晶界是材料中的重要缺陷，它们对材料的性能有着至 显著的影响。本书将深入探讨晶界的不同类型（如倾斜晶界、扭转晶界），以及它们如何影响材料的强度、韧性和扩散速率。我们将重点分析晶界滑移在高温变形过程中的作用，以及如何通过控制晶粒尺寸来优化材料的强度。 点缺陷、线缺陷与面缺陷： 除了晶界，材料内部还存在各种形式的晶体缺陷，它们是材料性能发生偏差的根源。本书将详细介绍不同类型的晶体缺陷： 点缺陷： 包括空位（Vacancy）、填隙原子（Interstitial）和取代原子（Substitutional）。我们将解释这些缺陷如何影响材料的电导率、扩散速率和机械强度。例如，金属中存在空位是发生原子扩散的必要条件。 线缺陷（位错）： 位错是材料中最重要的塑性变形机制之一。本书将深入解析刃型位错、螺型位错以及混合位错的结构特征，并详细阐述位错的产生、运动和相互作用如何导致材料的宏观塑性变形。我们将分析位错密度对材料强度的影响，并介绍位错塞积（Dislocation Pile-up）和位错缠结（Dislocation Tangle）等概念。 面缺陷： 包括晶界、孪晶界（Twin Boundary）和层错（Stacking Fault）等。我们将分析这些面缺陷对材料力学性能的影响，例如孪晶界在某些材料中可以显著提高屈服强度。 第二部分：材料的相变与微观结构演变 材料的性能并非一成不变，它们会随着温度、压力或成分的变化而发生相变。理解这些相变过程，对于调控材料的微观结构和获得期望的宏观性能至关重要。 相图与相律： 相图是描述物质在不同温度、压力和成分下稳定存在的相（如固相、液相、气相等）的图形表示。本书将详细介绍二元和三元相图的解读方法，包括单相区、两相区、三相点以及相变线。我们将运用盖-吕萨克定律（Phase Rule）来分析相平衡的自由度。通过对相图的学习，读者可以预测在特定条件下材料会形成何种相，以及相变发生的温度范围。 固态相变： 固态相变是材料科学中最常见也最重要的相变之一。本书将重点探讨不同类型的固态相变： 扩散型相变： 如固溶体分解、共析转变等，其过程依赖于原子的扩散。我们将分析这些相变中成核（Nucleation）和长大的（Growth）机制，以及驱动力与动力学因素如何协同作用。 无扩散型相变（马氏体相变）： 这种相变不依赖于原子扩散，而是通过集体性的原子位移实现。我们将深入解析马氏体相变的特点，例如其速度快、晶体学取向关系明确等，并以钢中的马氏体转变为例，说明其对材料硬度的巨大提升。 热处理对微观结构的影响： 热处理是改变材料微观结构，进而优化材料性能的重要手段。本书将详细介绍各种经典热处理工艺，并深入分析其背后的微观结构演变机理： 退火（Annealing）： 包括再结晶退火、完全退火、球化退火等，旨在消除内应力、软化材料、改善切削性能。我们将解释退火过程中位错重排、再结晶晶粒长大等微观过程。 正火（Normalizing）： 旨在获得更细小的晶粒，提高材料的综合力学性能。我们将分析正火过程中冷却速率对晶粒尺寸和相组织的影响。 淬火（Quenching）： 快速冷却以获得高硬度的马氏体组织。本书将详细阐述不同淬火介质（水、油、空气）对淬火效果的影响，以及过冷奥氏体的分解动力学。 回火（Tempering）： 淬火后进行加热，以降低脆性，提高韧性。我们将分析回火过程中碳化物析出、组织转变等微观变化，以及不同回火温度下的组织和性能差异。 第三部分：微观结构与宏观性能的关联 本部分将系统性地梳理材料的微观结构特征如何具体地影响其宏观性能，为读者提供理解和设计高性能材料的理论基础。 力学性能： 强度与硬度： 详细分析晶粒尺寸、位错密度、第二相粒子、固溶强化、沉淀强化等微观结构因素对材料屈服强度、抗拉强度和硬度的影响。我们将探讨Hall-Petch关系，解释细化晶粒如何提高强度。 塑性与韧性： 阐述晶体结构（如FCC、BCC、HCP）、位错运动机制、晶界滑移、第二相粒子对塑性变形的影响，以及韧窝的形成与断裂韧性之间的关系。 疲劳与蠕变： 深入研究位错累积、裂纹萌生与扩展在疲劳过程中的作用，以及高温下扩散、晶界滑移和位错攀移在蠕变中的重要性。 热学性能： 热导率： 解释晶格振动（声子）和自由电子对热导率的贡献，以及晶界、杂质和晶体缺陷如何散射声子和电子，从而降低热导率。 热膨胀系数： 探讨原子键合强度和晶体结构对热膨胀行为的影响。 电学性能： 导电性： 详细分析金属、半导体和绝缘体在电子结构上的差异，以及载流子（电子和空穴）的密度、迁移率和散射机制如何决定其导电性能。我们将探讨杂质、缺陷和晶界对电阻率的影响。 介电性能： 阐述电介质中的极化现象，包括电子极化、离子极化、取向极化和空间电荷极化，以及这些极化机制如何影响材料的介电常数和介电损耗。 磁学性能： 磁畴与磁畴壁： 解释铁磁性材料中磁畴的形成和磁畴壁的运动如何导致宏观磁性。我们将分析晶界、杂质和缺陷对磁畴壁移动的阻碍作用。 软磁材料与硬磁材料： 阐述不同磁性能材料在微观结构设计上的差异，如晶粒尺寸、合金成分和热处理工艺。 光学性能： 折射率与反射率： 探讨材料的电子结构、原子密度和晶体结构如何影响其光学常数。 透射率与吸收率： 分析材料对光的吸收机制，如电子跃迁、光致发光等，以及这些过程与材料能带结构的关系。 结论 《材料科学基础：微观结构与宏观性能的关联》一书通过深入浅出的讲解，旨在揭示材料世界背后深刻的科学原理。理解微观结构的细微之处，是驾驭和创造高性能材料的关键。本书所涵盖的内容，不仅为读者提供了一个坚实的理论基础，更将启发读者在实际应用中，如何通过对材料微观结构的精细调控，来实现材料性能的飞跃，从而推动各个科技领域的发展。本书的阅读过程，将是一次探索物质奥秘，洞悉材料潜能的精彩旅程。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在科研一线工作的工程师，对于前沿的金相分析技术和应用，我一直保持着高度的关注。《金相分析原理及技术》这本书，在基础理论的阐述之外，更深入地探讨了一些新兴的金相分析技术及其在解决实际问题中的应用。比如，书中对“原位金相观察技术”的介绍，让我看到了在微观尺度下实时观察材料变形、断裂、相变等过程的可能性，这对于理解材料的损伤机制和设计新型材料具有重要的意义。另外，对于“多尺度金相分析”的探讨，也让我认识到将不同尺度下的金相信息进行整合分析的重要性，从而获得更全面的材料性能理解。书中列举的许多实际案例，涉及航空航天、能源、生物医学等多个领域，都展示了金相分析技术在解决复杂工程问题中的强大能力。这本书不仅更新了我对金相分析技术的认知，更激发了我探索新的研究方向的灵感。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在材料加工领域摸爬滚打多年的技术工人，平时工作中接触的主要是实际操作，对理论知识的深入探讨总觉得有些遥不可及。《金相分析原理及技术》这本书，意外地为我提供了一个全新的视角。它没有上来就讲复杂的仪器操作，而是从最基本的金属晶体结构讲起，循序渐进地解释了各种显微组织的形成原因。让我印象深刻的是关于“缺陷与性能”的章节，书中详尽地描述了位错、晶界、夹杂物等缺陷对材料宏观性能的影响，并且详细介绍了如何通过金相分析技术来识别和量化这些缺陷。我一直对焊接接头的金相组织变化感到困惑，这本书就为我提供了解释，分析了焊接过程中热影响区的组织转变以及可能存在的缺陷，比如晶粒粗大、脆性相等，以及这些缺陷如何影响接头的强度和韧性。读完这本书，我感觉自己不再是被动地接受结果，而是能够主动去思考问题，甚至能够初步判断一些材料的内在问题，这对我的日常工作起到了极大的指导作用。

评分☆☆☆☆☆

《金相分析原理及技术》这本书，我拿到手的时候，还以为是那种枯燥乏味、充斥着大量公式和图表的教科书。但翻开来，就被它严谨而不失趣味的讲解风格吸引了。书中对于金属材料微观结构的演变过程，从晶粒生长到相变，都描绘得栩栩如生，仿佛我置身于一个微观的金属世界，亲眼见证着材料性能的形成。尤其是在讲解“显微组织与力学性能的关系”这一章节时，作者通过大量经典的案例，深入浅出地阐述了不同相和晶界对材料强度、韧性、塑性等性能的影响。例如，当讲解到过时效的铝合金时，书中对比了不同时效处理下析出相的形态和尺寸，以及这些差异如何直接导致了材料力学性能的显著变化。这种将理论与实践紧密结合的叙述方式，让我对金相分析不再仅仅停留在“观察”层面，而是真正理解了“为什么”和“如何”能够通过分析微观结构来预测和控制宏观性能。即使是对于我这样非专业背景的读者，也能在其中找到学习的乐趣和收获，感觉像是打开了一扇通往材料科学奥秘的大门。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对金属材料的“内在美”感到非常着迷，但苦于没有系统的途径去了解。《金相分析原理及技术》这本书，就像是一位技艺精湛的向导，带领我走进了金属材料的微观世界。书中对于“相图与金相组织”的联系，让我茅塞顿开，理解了金属材料在不同温度和成分下会形成怎样的显微组织，以及这些组织又如何决定了材料的宏观性能。作者用非常生动形象的语言，解释了各种相，比如固溶体、化合物、共晶、共析等，并详细描述了它们在显微组织中的形态。尤其是在讲解“热处理工艺对金相组织的影响”时，书中结合了大量的图例，清晰地展示了退火、正火、淬火、回火等不同热处理工艺如何改变金属材料的显微组织，进而优化其性能。这本书让我领略到了材料科学的魅力，它不仅仅是一堆冰冷的数据和图表，更是蕴含着无数精妙的原理和技术，能够赋予金属材料生命般的活力。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对材料科学充满好奇的在校大学生，之前接触的金相分析知识大多来自于零散的课程和实验。拿到《金相分析原理及技术》这本书后，我惊喜地发现它提供了一个系统而完整的知识体系。书中对各种金相分析技术的原理、操作步骤、优缺点以及适用范围都进行了非常详细的介绍，从最基础的金相显微镜原理，到更高级的扫描电子显微镜、透射电子显微镜等，都有深入的讲解。让我特别受益的是关于“图像分析与定量金相学”的部分，书中不仅介绍了如何对显微图像进行处理，如去噪、增强、分割等，还详细阐述了如何通过图像分析技术对显微组织进行定量表征，比如测量晶粒尺寸、相含量、夹杂物面积百分比等。这对于我们进行科学研究、撰写论文非常有帮助，能够让我们更准确、更客观地描述材料的微观结构。这本书为我构建了一个扎实的金相分析知识框架，为我未来的学习和研究打下了坚实的基础。