工程材料(I) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 工程材料
• 材料科学
• 工程教育
• 大学教材
• 材料力学
• 材料选择
• 金属材料
• 非金属材料
• 高分子材料
• 复合材料

　　本书依据教育部97年修订公布之职业学校土木建筑群「工程材料I、II」两册。

　　本书宗旨在于借由深入浅出之介绍，培养对工程材料的兴趣，共分为绪论、水泥、混凝土、石材与陶制品、玻璃、沥青材料、木材、高分子材料、金属材料与涂料。

作者简介

杨锦怀

　　担任台北科技大学 土木系教授

张盛进

　　目前任教于国立彰化师大附工建筑科老师

现代工程设计与材料科学的基石：一本涵盖前沿理论与实践应用的综合性著作 图书名称：《现代工程材料科学导论：从微观结构到宏观性能的深度解析》 作者： 张伟，李明，王芳 出版社： 工业科技出版社 --- 内容概要与核心价值 本书旨在为工程、材料科学、物理学以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级本科生提供一本全面、深入且与时俱进的教材与参考手册。我们摒弃了传统材料学教材中对基础概念的过度重复叙述，而是聚焦于现代工程实践中最为关键的材料设计哲学、先进表征技术以及性能预测模型，为读者构建一个从原子尺度到宏观应用的全景式知识体系。 全书共分为六大部分，涵盖了材料科学的核心基石、先进金属材料、高分子与复合材料、功能性材料的最新进展、材料的性能调控与服役行为，以及面向未来的智能材料体系。 第一部分：材料科学的量化基础与先进表征（The Quantitative Foundation and Advanced Characterization） 本部分着重于建立一套严谨的材料科学分析框架，强调计算方法和实验技术的融合。 第一章：晶体结构与缺陷工程的再认识： 我们不满足于介绍基本的晶格常数和布拉维点阵。本章深入探讨了高熵合金（HEAs）中的局部无序度对相稳定性的影响，以及电子态密度（DOS）在预测材料热力学稳定性和电子结构中的作用。重点分析了位错源、孪晶界（TBs）作为强化机制的定量模型，并引入了非晶态材料中的“虚拟晶格”概念。 第二章：先进的微观结构表征技术： 本章的重点在于如何从复杂的实验数据中提取精确的物理信息。详细介绍了高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在界面原子重构分析中的应用，特别是对纳米尺度固-固界面能的量化。同时，深入剖析了同步辐射光源技术在原位（In-situ）变形、加热过程中的结构演变监测中的核心地位，包括X射线吸收精细结构（XAFS）在氧化态和配位环境变化研究中的应用。 第三章：计算材料学的核心算法： 本章介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料性质（如带隙、弹性常数）时的精度限制与修正方法，如Hubbard U校正。重点阐述了分子动力学（MD）模拟在揭示扩散机制和相变动力学过程中的优势，并首次将机器学习（ML）集成到材料筛选流程中，讨论了高维特征工程在加速新材料发现中的实践案例。 第二部分：结构材料的下一代演进（Next-Generation Structural Materials） 本部分聚焦于对承载能力、轻量化和极端环境适应性要求极高的金属与陶瓷材料的最新突破。 第四章：先进轻质合金的设计与制造： 深入研究了第二代和第三代先进高强铝合金（如铝锂合金）的析出相控制，以及镁合金中“孪晶介导塑性”（TWIP）对延展性的显著提升。对于钛合金，详细分析了通过元素设计调控马氏体/奥氏体相变的策略，并介绍了增材制造（AM）过程中“热影响区”（HAZ）的微观结构控制技术。 第五章：超高温陶瓷与金属间化合物（UHTCs and Intermetallics）： 探讨了HfC、ZrB2等UHTCs在超音速飞行器热防护系统中的应用潜力，重点在于如何通过纳米复合化（如掺杂碳纳米管或石墨烯）来抑制晶界扩散和改善抗氧化性。在金属间化合物方面，深入解析了Ni3Al和TiAl合金中层错能对变形行为的调控作用。 第六章：增材制造中的材料科学挑战： 这一章节专注于理解增材制造带来的冶金学新问题。讨论了选区激光熔化（SLM）过程中快速凝固诱导的微观偏析、残余应力累积及孔隙率的形成机理。提出了针对特定制造路径的“过程-结构-性能”反馈控制模型。 第三部分：功能性与能源材料的前沿探索（Frontiers in Functional and Energy Materials） 本部分关注那些依赖于独特电子、光学或离子输运特性的材料。 第七章：半导体材料的量子效应与异质结工程： 重点介绍二维材料（如MoS2、石墨烯）在光电器件中的应用。深入分析了范德华异质结（vdW Heterostructures）的能带对齐机制，以及如何利用垂直电场调控二维材料的带隙和载流子迁移率。探讨了钙钛矿太阳能电池中缺陷钝化和长期稳定性的关键物理化学挑战。 第八章：先进电池材料的界面化学与固态电解质： 针对锂离子电池，本书详细分析了高镍三元正极材料在循环过程中表面结构的不稳定性，以及固态电解质（如LLZO、硫化物）的晶界离子电导率的限制因素。提出了新型电化学分析技术（如原位拉曼光谱）在监测电极/电解质界面副反应中的应用。 第九章：磁性与铁电材料的智能调控： 聚焦于斯格明子（Skyrmion）磁畴的动力学行为及其在自旋电子学中的潜力。在铁电材料方面，讨论了在应力场和电场耦合作用下，纳米尺度铁电畴的切换机制，及其在存储器和传感器中的应用。 第四部分：高分子、复合材料与生物相容性（Polymers, Composites, and Biomaterials） 本部分拓展了材料科学的应用边界，涉及结构优化和生命科学的交叉领域。 第十章：先进复合材料的界面设计与增韧机制： 不仅限于纤维增强复合材料，本章重点研究了纳米粒子增强聚合物基复合材料（Nanocomposites）的界面滑移和载荷转移效率。详细介绍了分层复合结构（Laminate）的抗冲击和疲劳性能的理论模型。 第十一章：高分子材料的动态特性与自修复： 探讨了基于超分子键合和共价动态键（如Diels-Alder反应）的高分子材料的自修复能力及其循环稳定性。分析了聚合物的玻璃化转变温度（Tg）与分子链运动速度之间的关系。 第十二章：生物材料与组织工程： 关注植入物与活体组织的界面反应。深入讨论了生物相容性、生物降解速率的定量控制，以及通过表面微纳结构（如仿生骨小梁结构）诱导细胞黏附和分化的策略。 第五部分：材料的服役行为、失效分析与寿命预测（Service Behavior, Failure Analysis, and Life Prediction） 本部分是工程实践的核心，强调材料在真实环境下的可靠性。 第十三章：疲劳、蠕变与断裂力学： 引入了非线性断裂力学，特别是对裂纹尖端塑性区的Hill-Rice参数化分析。重点分析了高周疲劳（HCF）中的应力集中和环境辅助的应力腐蚀开裂（SCC）机制，并介绍了基于数字图像相关（DIC）技术对局部应变场的实时监测。 第十四章：高温氧化与腐蚀的动力学模型： 阐述了高温合金中“热腐蚀”（Hot Corrosion）的电化学机制，特别是熔盐对保护性氧化膜（如Cr2O3）的破坏。介绍了先进涂层（如热障涂层TBCs）的孔隙结构设计如何有效抑制氧化剂的渗透。 第十五章：基于大数据与AI的材料寿命预测： 本章是本书的亮点之一。介绍了如何利用传感器数据和历史服役数据建立高维度的材料状态模型（Digital Twin），并利用高斯过程回归或神经网络模型对剩余使用寿命（RUL）进行概率性预测，从而实现从“定期维护”到“预测性维护”的转变。 第六部分：面向未来的智能与可持续材料（Future-Oriented Smart and Sustainable Materials） 第十六章：智能响应材料与自适应系统： 探讨了形状记忆合金（SMAs）和压电材料在智能结构中的应用，特别是热驱动和电场驱动下的应力-应变耦合响应。 第十七章：可持续性与循环经济中的材料科学： 聚焦于关键战略金属（如稀土元素、钴、锂）的回收技术，包括湿法冶金和电化学分离的效率提升。同时，讨论了如何设计易于解聚和回收的“设计化可回收”高分子和复合材料。 --- 本书的独特卖点： 本书最大的特点在于其深度与广度的完美平衡：它不仅覆盖了基础物理化学原理，更将这些原理直接映射到当代工程热点（如增材制造、固态电池、先进计算模拟）。内容结构逻辑清晰，每一章均配有精选的案例研究（Case Studies）和高级习题，旨在培养读者将基础理论应用于解决复杂、多尺度工程问题的能力。本书避免了对常见材料的流水账式介绍，而是专注于材料的“为什么”和“如何控制”，是材料科学领域内追求深度理解与前沿实践的读者的理想选择。

评分☆☆☆☆☆

拿到《工程材料(I)》这本书，我的第一感受就是它的“完整性”。它给我一种“一本在手，基本全有”的感觉。从材料的基础理论，到各种主要材料的分类、性质、加工，再到失效分析和应用，几乎涵盖了工程材料领域的核心内容。我之前在学习过程中，常常需要翻阅好几本书，才能找到自己想要的信息，而且有时候不同书的说法还会相互矛盾。这本书，给我的感觉就像一个“百科全书”式的存在，能够在一个地方找到相对系统和统一的知识体系。我尤其看重它在材料的“应用”部分，因为它详细列举了各种材料在不同工程领域的应用实例，并且对这些应用进行了深入的分析，解释了为什么这些材料适合在这些地方使用。这种“理论与实践”的完美结合，让我在学习知识的同时，也能够感受到工程的魅力所在。这本书，为我提供了一个坚实的知识基础，也为我未来的进一步学习和研究指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

这本《工程材料(I)》的编排逻辑，我感觉处理得相当不错，尤其是它在介绍新概念的时候，总是会先给出一些基础性的铺垫，然后循序渐进地深入。比如，它在讲到晶体结构的时候，并没有一开始就抛出一堆复杂的图和公式，而是先从最简单的原子排列开始，然后慢慢过渡到面心立方、体心立方这些更复杂的结构。这种由浅入深的方式，对于我这种初学者来说，简直是福音。我以前看别的书，有时候看到一半就觉得云里雾里，不知道前因后果，这本书就很好地避免了这个问题。另外，书中穿插的图例也特别给力，那些示意图画得很清晰，很多抽象的概念通过图例就能一目了然。还有，它在讲解某个材料性能的时候，还会时不时地引用一些实际工程中的应用案例，这让我觉得学到的知识不仅仅是理论，更是可以直接联系到实际应用的，这大大增强了我的学习兴趣和动力。这本书给我的感觉，就像一位经验丰富的老师，耐心细致地一步步引导着学生，让我这个小白也能逐渐领略到工程材料的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我刚拿到手，封面设计挺简洁大方的，深蓝色的封面上印着银白色的书名“工程材料(I)”，整体感觉比较严肃，一看就知道是专业性很强的书。我之前对材料这块儿只是有一个模糊的概念，知道它很重要，但具体是怎样的，从哪里开始学，就一窍不通了。翻开第一页，首先映入眼帘的是扉页，然后是目录。目录很详细，分了好几个大的章节，每个章节下又细分了很多小节，从材料的基本概念，到金属材料、非金属材料、复合材料，再到材料的性能、失效分析等等，感觉内容涵盖面很广。我尤其对“材料的微观结构与性能关系”那一章很感兴趣，因为我总觉得材料的宏观表现一定跟它内部的结构有很大关系，但具体怎么联系，我还没怎么深入了解过。这本书的字体大小适中，排版也很规整，读起来不会觉得眼睛累。我打算从头开始，一个章节一个章节地啃，希望通过这本书，能对工程材料有一个系统而深入的认识，为我后续的学习打下坚实的基础。毕竟，在工程领域，材料是构建一切的基础，没有好的材料，再好的设计和工艺也无法实现。这本书的出现，对我来说，就像是在一片迷雾中点亮了一盏灯，指引我前进的方向。我非常期待接下来的阅读体验，希望它能带给我意想不到的启发和收获。

评分☆☆☆☆☆

阅读《工程材料(I)》的过程，对我来说，更像是一次“思维的拓展”。这本书不仅仅是在教我关于材料的知识，更是在训练我如何去“思考”材料。作者在讲解过程中，常常会提出一些开放性的问题，或者引导读者去对比分析不同材料之间的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。这让我意识到，材料的选择从来都不是孤立的，而是需要结合具体的工程需求、成本、加工工艺等多种因素进行综合考量。我尤其喜欢它在讨论材料的综合性能评价时，所展现出的系统性。它不是简单地从单一性能指标来衡量材料，而是会综合考虑强度、韧性、耐腐蚀性、导电性等多种因素，并根据不同的应用需求给出权重。这种“系统性思维”的培养，让我受益匪浅。这本书，让我从一个只知道“材料是什么”的层面，进阶到了“如何选择和应用材料”的层面。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的教材，不仅要传授知识，更要激发读者的求知欲。《工程材料(I)》这本书，在我看来，就做到了这一点。它不仅仅是简单地罗列事实和公式，更是在引导读者去探究“为什么”。我尤其对书中在讨论材料的失效机理时，所展现出的深度和广度感到印象深刻。作者不仅仅是列举了几种失效模式，而是深入分析了每种失效模式的根本原因，以及如何通过材料选择、设计和制造工艺来规避这些风险。这种“刨根问问”式的分析，让我深刻认识到，材料的可靠性是工程安全的关键。而且，书中还涉及了一些前沿的材料科学研究方向，这让我看到了工程材料领域未来的发展趋势，也激发了我对这个领域的进一步探索热情。这本书，让我感觉自己不再是被动地学习，而是主动地参与到知识的构建过程中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“细节处理”做得相当到位。我指的是，作者在讲解某些具体的技术细节时，非常严谨和细致。比如，在介绍金属材料的晶界强化机制时，它不仅仅说了“晶界的存在能阻碍位错运动”，还会具体分析晶界处的原子排列方式、能耗等因素，甚至还会提及不同晶界角度对强化效果的影响。这种深入到微观层面的分析，让我能够更透彻地理解材料性能的来源。而且，书中对于一些关键参数的取值，也给出了详细的参考范围和说明，这对于我们在实际应用中进行材料选型和设计，具有非常重要的指导意义。我之前看的一些资料，很多时候对于这些细节都一带而过，导致我即使知道一个结论，也无法理解其背后的机理。而这本书，就像一个精雕细琢的工艺品，每一个细节都经过了仔细打磨，让人在学习过程中，能够感受到作者的专业性和严谨性。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习任何一门学科，最难的就是建立起一个整体的认知框架。《工程材料(I)》这本书，恰恰在这方面做得非常出色。它并非孤立地介绍各种材料，而是将它们置于一个更大的体系中进行阐述。从最基础的原子结构、化学键，到晶体学、缺陷，再到各种宏观的性能表现，作者就像在搭建一座知识的金字塔，一步步引领读者往上攀升。我尤其欣赏它在介绍不同类别材料（如金属、陶瓷、聚合物）时，都会先从它们各自独特的微观结构和基本性质出发，然后引申到它们在工程应用中的优势和局限。这种“由内而外”的讲解方式，让我能够更深刻地理解每种材料的本质，而不是停留在表面。书中的一些论述，也很有“点石成金”的效果，让我对一些看似普通的材料，有了全新的认识。它让我明白，原来我们身边那些随处可见的材料，背后都蕴藏着如此丰富的科学原理和工程智慧。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到《工程材料(I)》这本书的时候，并没有抱太大的期望，因为我之前接触过一些类似的教材，总觉得它们要么过于理论化，要么就太过于碎片化，很难形成一个完整的知识体系。但这本书，真的给了我很大的惊喜。它的内容，给我的感觉是一种“厚重感”，但又不是那种让人望而却步的枯燥。我特别喜欢它在讨论材料的力学性能时，会把各种测试方法和对应的理论分析结合起来讲解。比如，在讲到抗拉强度的时候，它不仅介绍了拉伸试验是如何进行的，还详细分析了应力-应变曲线的各个阶段所代表的物理意义。这种深入的分析，让我对材料的力学行为有了更深刻的理解，不再是死记硬背那些定义。而且，书中的一些案例分析，也特别有启发性，让我看到了不同材料在实际应用中可能遇到的问题以及解决方案。这本书的作者，我觉得他在材料科学领域一定有着非常深厚的功底，并且具备很强的教学能力，能把如此复杂的知识体系，以一种如此清晰、条理分明的方式呈现出来。

评分☆☆☆☆☆

翻阅《工程材料(I)》这本书，我最直观的感受就是它的“实操性”。虽然我还没来得及深入研读，但光看目录和里面的部分章节，就能感觉到作者非常注重将理论与实践相结合。比如，在讲到金属材料的相变和热处理时，它不仅仅列出了各种相图和工艺参数，还很详细地解释了为什么这样操作能够改善材料的性能，以及不同的热处理方式对材料内部组织结构会产生怎样的影响。这对于我来说，是非常宝贵的知识。我之前在一些理论书中看到相图，总觉得它们像天书一样，但这本书里的讲解，感觉更容易理解。而且，它在介绍一些常见的工程合金时，还会分析它们的成分、组织和性能特点，以及在不同领域的具体应用。这种“举一反三”式的讲解，让我能够更快地将理论知识转化为实际应用的认知。这本书给我的感觉，就像一个经验丰富的工程师在手把手教你，告诉你“为什么”和“怎么做”，而不是简单地陈述“是什么”。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《工程材料(I)》这本书的语言风格，让我觉得非常“亲切”。虽然是一本专业教材，但它的表述并不生硬、晦涩。作者在讲解一些复杂的概念时，常常会使用一些形象的比喻，或者引用一些生活中的例子，这让原本枯燥的理论变得生动有趣起来。比如，在解释材料的延展性时，它可能会拿金属丝的拉伸来类比，又或者在讲到材料的硬度时，会提到用指甲去划痕测试。这种“接地气”的讲解方式，让我感觉就像在和一位知识渊博的朋友聊天，而不是在被动地接受知识灌输。而且，书中的逻辑脉络非常清晰，章节之间的过渡自然流畅，让人读起来一点也不会觉得突兀。我特别喜欢它在每章结束时，都会有一个小结，或者是一些思考题，这能够帮助我巩固所学内容，并且引导我去进一步思考。总而言之，这本书在知识传授的艺术上，做得非常到位。