本书集名家之大成,作者本身的学识、经验、文笔皆堪称一流;刘国雄教授系日本京都大学工学博士,而林树均、李胜隆、郑晃忠、叶均蔚四位教授则是清华大学材料博士,五位教授均执教于国内知名学府。今有幸邀集诸位教授将数年来的宝贵心得编纂成书,分享读者。目前材料在工业之各种不同领域上扮演着举足轻重的关键性角色,相信您研读此书后,斟酌本身所需必可使您融会贯通各种工程材料之种类及其特性与特征。本书适合大学、科大机械、材料及相关工程科系之「工程材料」、「机械材料」课程使用,亦可提供从事于机械、材料、铸造、热处理等方面之研究及工程技术人员作研读之书籍。
第1章 简介
1.1 材料的种类
1.1.1 金属材料
1.1.2 陶瓷材料
1.1.3 聚合体
1.1.4 复合材料
1.1.5 半导体材料
1.2 材料之制程、结构、性质
1.2.1 材料制程
1.2.2 材料结构
1.2.3 材料性质
1.3 工程材料科学
第2章 原子结构与键结
2.1 原子结构
2.1.1 基本观念
2.1.2 原子中之电子
2.1.3 週期表与阴电性表
2.2 主键结(primary bonding)
2.2.1 离子键(ionic bonding)
2.2.2 共价键(covalent bonding)
2.2.3 金属键(metallic bonding)
2.3 次键结(secondary bonding)
2.3.1 凡得瓦尔键(van der waals bonding)
2.3.2 氢键(hydrogen bonding)
2.4 键结形式与材料分类
第3章 晶体结构
3.1 晶格与晶胞
3.2 七大晶系
3.3 晶体几何学
3.3.1 晶体方向
3.3.2 晶体平面
3.4 金属晶体
3.4.1 体心立方晶(BCC)
3.4.2 面心立方晶(FCC)
3.4.3 六方最密晶(HCP)
3.4.4 其他金属之晶体结构
3.5 陶瓷晶体
3.5.1 AX结构
3.5.2 AmXn结构
3.5.3 尖晶石结构
3.5.4 硅酸盐结构
3.5.5 石墨与钻石
3.6 分子晶体
3.6.1 小分子晶体
3.6.2 高分子晶体
3.7 半导体晶体
3.7.1 单元素半导体
3.7.2 双元素半导体
3.8 晶体绕射分析(cd or concise)
3.8.1 X光绕射
3.8.2 电子绕射
3.9 同素异形体
3.10 非晶态材料
第4章 晶体缺陷
4.1 点缺陷
4.1.1 空缺(vacancy)
4.1.2 修基缺陷与法兰克缺陷
4.1.3 填隙型原子(interstitial atom)
4.1.4 置换型原子(substitutional atom)
4.1.5 材料成分的表示法
4.2 线缺陷
4.2.1 线缺陷的种类
4.2.2 布格向量
4.3 面缺陷
4.3.1 自由表面
4.3.2 晶界
4.3.3 孪晶界
4.3.4 叠差
4.4 体缺陷
第5章 扩散
5.1 扩散机构(diffusion mechanism)
5.2 费克第一定律 (Fick's first law)
5.3 费克第二定律(Fick's second law)
5.4 扩散路径(diffusion path)
第6章 机械性质及测试
6.1 应力及应变的观念
6.2 材料的弹性特质
6.3 拉伸性质
6.3.1 弹性变形之应力-应变特性
6.3.2 塑性变形之应力-应变特性
6.3.3 真应力-真应变()曲线
6.4 温度对拉伸性质之影响
6.5 硬度试验
6.5.1 勃氏硬度
6.5.2 洛氏硬度
6.5.3 表面洛氏硬度
6.5.4 维氏硬度
6.5.5 维氏微硬度与诺普微硬度
6.5.6 莫氏硬度
6.5.7 硬度转换
6.5.8 硬度与强度之关系
6.6 冲击破裂试验
6.6.1 冲击破裂试验原理
6.6.2 温度对冲击值之影响
6.7 材料性质的变异性-量测数据的表示法
第7章 差排与塑性变形
7.1 差排与变形
7.2 晶体的理论强度与实际强度
7.3 滑动系统(slip system)
7.4 单晶变形与临界分解剪应力
7.5 多晶材料的变形
7.6 孪晶变形(deformation by twinning)
第8章 材料之损坏与分析
8.1 破裂型态
8.1.1 延性破裂
8.1.2 脆性破裂
8.1.3 疲劳破裂
8.1.4 应力腐蚀破裂
8.2 韧性与破坏力学
8.2.1 韧性与凹痕韧性(notch toughness)
8.2.2 破坏力学
8.3 疲劳现象
8.3.1 疲劳试验与S-N曲线
8.3.2 疲劳裂隙起源
8.3.3 疲劳裂隙扩展
8.3.4 影响疲劳寿命的因素
8.4 应力腐蚀破裂
8.5 潜变(creep)
8.5.1 典型的潜变行为
8.5.2 应力及温度的影响
8.6 材料缺陷的检验
8.6.1 辐射线照相法
8.6.2 超音波检验
8.6.3 磁粉检验
8.6.4 涡电流检验法
8.6.5 液体渗透检验法
第9章 相平衡图
9.1 绪论
9.2 相律
9.3 一元相图
9.4 固溶体与修门-罗素理法则
9.5 二元相图之分类与制作
9.5.1 二元相图之分类
9.5.2 二元相图之制作
9.6 二元同型合金系与平衡冷却微结构
9.7 槓桿法则
9.8 二元同型合金系之非平衡冷却微结构
9.9 二元合金之偏晶反应
9.10 二元共晶合金系之相图
9.11 二元共晶合金系之平衡冷却微结构
9.12 二元合金之包晶反应
9.13 液相完全不互溶(或部分互溶),固相时也完全不互溶之二元合金相图
9.14 生成中间相之二元合金系相图
9.15 共析与包析反应
9.16 由相图预测合金之性质
9.16.1 同型合金之性质
9.16.2 共晶型二元合金之性质 (详见CD)
9.17 Fe-Fe3C二元合金相图
9.18 Fe-FeC二元合金之平衡冷却微结构
9.19 Fe-FeC二元合金之非平衡冷却微结构
9.20 合金元素对Fe-FeC二元相图之影响
9.21 陶瓷材料与高分子材料之相图 (详见CD)
9.22 三元相图 (详见CD)
9.22.1 等温截面图 (详见CD)
9.22.2 定成份截面图 (详见CD)
9.22.3 液相线投影图 (详见CD)
第10章 相变化
10.1 气相中形成液相
10.2 由液相中形成固相-凝固
10.2.1 凝固过程之自由能变化
10.2.2 凝固速率
10.2.3 凝固结构
10.2.4 铸锭结构
10.2.5 铸锭缺陷
10.3 钢之相变化
10.3.1 波来铁相变化
10.3.2 麻田铁相变化
10.3-3 变韧铁相变化
10.3.4 完整的TTT曲线图
10.3.5 CCT曲线图
10.3.6 钢之硬化能
10.4 冷加工及退火
10.4.1 冷加工
10.4.2 回复
10.4.3 再结晶
10.4.4 晶粒成长
10.5 非金属的相变化
第11章 材料之强化
11.1 应变硬化
11.1.1 差排线之应力场
11.1.2 应变硬化机构
11.2 固溶强化
11.3 细晶强化
11.3.1 细晶强化机构
11.3.2 晶粒细化法
11.4 析出强化与散佈强化
11.4.1 析出强化之要件
11.4.2 析出强化热处理的基本过程
11.4.3 铝铜合金之析出强化机构
11.4.4 析出强化理论
11.4.5 散佈强化
11.5 铁碳系之麻田散铁强化
11.6 共晶强化
11.7 复合强化
第12章 腐蚀及材料损伤
12.1 腐蚀和电化学反应
12.2 电极电位
12.2.1 标准电极电位(或电动势序列)及伽凡尼系列
12.2.2 浓度及温度对电极电位的影响
12.3 腐蚀速率
12.3.1 以腐蚀穿透率(CPR)来表示腐蚀速率
12.3.2 以电流密度来表示腐蚀速率
12.4 极化现象
12.4.1 活性极化
12.4.2 浓度极化
12.4.3 电阻极化
12.4.4 极化数据预测腐蚀速率
12.5 金属之钝化
12.6 腐蚀之型式及其防治法
12.6.1 均匀腐蚀
12.6.2 伽凡尼腐蚀
12.6.3 穿孔腐蚀
12.6.4 缝隙腐蚀
12.6.5 沿晶腐蚀
12.6.6 应力腐蚀
12.6.7 沖蚀腐蚀
12.6.8 选择腐蚀
12.6.9 涡穴腐蚀
12.6.10 移擦腐蚀
12.7 腐蚀防治
12.7.1 阴极防蚀
12.7.2 阳极防蚀
12.8 氧化(oxidation)
12.8.1 氧化机构
12.8.2 氧化层之保护性
12.8.3 氧化层之成长速率
12.9 陶瓷材料的腐蚀与高分子材料的劣化
12.10 磨耗
第13章 材料之导电性质
13.1 电传导性
13.2 欧姆定律
13.3 导电性
13.4 电子和离子的导电性
13.5 固体中的能带结构
13.6 以能带及原子能带模式传导
13.7 电子移动
13.8 金属的电阻
13.9 商用合金的电性
13.10 半导体
13.11 本质半导体
13.12 外质半导体
13.12.1 N型半导体
13.12.2 P型半导体
13.13 温度改变传导系数及载体浓度
13.14 霍尔效应
13.15 半导体装置
13.15.1 二极体
13.15.2 电晶体
13.16 离子化材料中的传导
13.17 高分子电性
13.18 电容
13.19 电场向量和极化
13.20 极化的型态
13.21 介电常数的频率相依性
13.22 介电强度
13.23 介电材料
13.24 铁电性
13.25 压电性
第14章 材料之热、磁、光性质
14.1 热性质
14.1.1 热容量
14.1.2 热膨胀
14.1.3 热导性
14.1.4 热应力
14.2 磁性质
14.2.1 基本概念
14.2.2 反磁性和顺磁性
14.2.3 铁磁性
14.2.4 反铁磁性和亚铁磁性
14.2.5 磁区和磁滞
14.2.6 温度对磁性行为的影响
14.2.7 软磁材料
14.2.8 硬磁材料
14.2.9 磁性的储存
14.2.10 超导体
14.3 光性质
14.3.1 电磁辐射
14.3.2 光和固体的交互作用
14.3.3 原子和电子的交互作用
14.3.4 折射
14.3.5 反射
14.3.6 吸收
14.3.7 穿透
14.3.8 颜色
14.3.9 绝缘体中之不透明和半透明
14.3.10 发光
14.3.11 光电导性
14.3.12 雷射
14.3.13 通信用之光纤
第15章 电子材料与制程
15.1 常见的半导体材料
15.2 硅
15.3 硅晶圆
15.4 长晶
15.4.1 查克洛斯基法
15.4.2 悬浮带区法
15.5 晶圆备制
15.6 半导体制程
15.6.1 清洗
15.6.2 氧化
15.6.3 薄膜沈积
15.6.4 微影
15.6.5 蚀刻
15.6.6 掺杂
15.7 退火
15.7.1 快速退火
15.8 电子构装
15.8.1 构装的目的与种类
15.8.2 晶片黏结
15.8.3 引脚架
15.8.4 连线技术
15.8.5 密封
15.8.6 印刷电路板
第16章 陶瓷材料
16.1 陶瓷晶体结构
16.1.1 碳晶体
16.1.2 AX结构
16.1.3 AmXn结构
16.1.4 硅酸盐结构
16.2 结晶陶瓷
16.2.1 硅酸盐陶瓷
16.2.2 非硅酸盐氧化物陶瓷
16.2.3 非氧化物陶瓷
16.3 非晶质陶瓷
16.4 玻璃陶瓷
16.5 陶瓷制程
16.5.1 玻璃制程
16.5.2 结晶陶瓷制程
16.5.3 胶结
16.6 陶瓷材料的机械性质
16.6.1 脆性断裂
16.6.2 静疲劳
16.6.3 潜变
16.6.4 热沖击
第17章 聚合体
17.1 聚化反应
17.1.1 加成聚化
17.1.2 缩合聚化
17.1.3 三度空间聚合体
17.2 聚合体之结构
17.2.1 分子量
17.2.2 分子长度
17.2.3 异构物
17.2.4 聚合体之结晶特性
17.2.5 聚合体液晶
17.3 热塑聚合体
17.4 热固聚合体
17.5 弹性体(橡胶)
17.6 添加剂
17.7 聚合体之成型
17.7.1 挤型
17.7.2 射出成型
17.7.3 板成型法
17.7.4 吹模成型
17.7.5 压模成型
17.7.6 轧光成型
17.7.7 纺丝
17.8 聚合体之机械性质
17.8.1 挠曲模数
17.8.2 黏弹性变形
17.8.3 胶弹性变形
17.8.4 潜变与应力松弛
17.8.5 机械性质资料
第18章 金属材料
18.1 金属材料的制造加工
18.1.1 铸造
18.1.2 变形加工
18.1.3 热处理及表面处理
18.1.4 銲接
18.2 钢铁材料
18.2.1 碳钢
18.2.2 低合金钢
18.2.3 工具钢
18.2.4 不锈钢
18.2.5 其他特殊钢
18.2.6 铸铁
18.3 非铁金属材料
18.3.1 铝及铝合金
18.3.2 镁及镁合金
18.3.3 钛及钛合金
18.3.4 铜及铜合金
18.3.5 镍及镍合金
18.3.6 锌及锌合金
18.3.7 钖、铅及其合金
18.3.8 贵金属
第19章 复合材料
19.1 强化材
19.1.1 玻璃纤维
19.1.2 硼纤维
19.1.3 碳纤维
19.1.4 有机纤维
19.1.5 陶瓷纤维
19.1.6 金属纤维
19.1.7 各种纤维性质比较
19.2 基材
19.3 界面
19.4 纤维复合材
19.4.1 纤维复合材的制造
19.4.2 纤维复合材之性质及应用
19.4.3 短纤及共晶复合材
19.5 粒子复合材
19.5.1 粒子复合材的制造
19.5.2 粒子复合材的性质与应用
19.6 板复合材
19.6.1 板复合材的制造
19.6.2 板复合材的种类及应用
19.7 复合材料的性质预测
19.7.1 弹性模数
19.7.2 其他机械性质
第20章 材料之设计与选用
20.1 设计与材料
20.1.1 设计种类
20.1.2 设计过程
20.1.3 功能、材料、形状与制程
20.2 材料选择图
20.2.1 性能指标
20.2.2 典型材料选择图
20.2.3 材料选择流程
20.2.4 不考虑形状的材料选择案例
20.3 材料选择与形状
20.3.1 形状因子
20.3.2 有形状之性能指标
20.3.3 考虑形状之材料选择
20.4 其他考虑层面
20.4.1 制程选择
20.4.2 工程设计与美学
20.4.3 改变的力量
第21章 材料科技现况与未来
21.1 发展现况
21.2 未来展望
21.2.1 奈米科技
21.2.2 生物科技
21.2.3 微系统技术
21.2.4 系统单晶片
21.2.5 光电能源系统
英中名词对照表
這本《工程材料科學(第二版)》,對我來說,就像是一本珍貴的「武功秘籍」,它揭示了工程材料世界裡許多深藏不露的奧秘。說實話,在讀這本書之前,我對於許多材料的特性,總是用一種「經驗法則」的方式來判斷,缺乏系統性的理論支持。比如,為什麼有些金屬在特定的溫度下會變得非常脆?為什麼有些塑膠容易老化變質?這些問題,以前我頂多知道一些表面的答案,但卻無法深入理解其背後的原理。 這本書就從最基礎的原子結構和化學鍵合開始,層層遞進,將複雜的材料科學概念,變得生動而易於理解。我特別喜歡作者在講解金屬晶體結構時,那細膩的圖示,不僅清楚展示了體心立方、面心立方、密排六方等不同晶格結構,還詳細解釋了它們對金屬的密度、延展性、導電性等性能的影響。這種從最微觀的層面,去理解宏觀現象的方式,讓我茅塞頓開。 更讓我印象深刻的是,書中關於「相變」的討論。金屬的固態相變,特別是鋼的相變,是一個非常關鍵但又常常讓人困惑的議題。作者利用鐵碳相圖,生動地描繪了鋼在不同溫度下的組織變化,以及這些組織(如沃斯田鐵、麻田散鐵、變韌鐵、珠光體等)對鋼的硬度、強度、韌性的影響。書中還詳細介紹了各種熱處理工藝(如退火、正火、淬火、回火)是如何利用相變來獲得所需性能的。這對於我們在實際工程中,如何選擇合適的鋼種和熱處理方式,提供了非常有價值的指導。 此外,書中關於「缺陷」的介紹,也讓我受益匪淺。從點缺陷、線缺陷(位錯)到面缺陷(晶界),作者都深入闡述了它們的形成原因、在材料中的作用,以及如何影響材料的性能。特別是位錯,它是理解金屬塑性變形的核心。作者通過詳細的圖解和文字說明,讓我明白了位錯是如何在晶體中滑移,從而導致材料發生永久形變。這也解釋了為什麼金屬材料可以被加工成各種複雜的形狀。 這本書的優點,不僅在於其知識的廣度,更在於其知識的深度和系統性。它提供了一個強大的理論框架,幫助我們理解各種工程材料的行為,並在此基礎上,進行更科學的設計和應用。
评分這本《工程材料科學(第二版)》對我而言,簡直是一場知識的盛宴,尤其是在材料的「斷裂力學」這一塊,真的讓我大開眼界。過去,我對於材料的強度總是有個模糊的概念,但對於材料為何會突然失效、斷裂,卻知之甚少。這本書,卻從最根本的應力集中、裂紋尖端的應力狀態,一直講到斷裂韌性、裂紋擴展的機制,真的讓我徹底理解了材料失效的過程。 我特別欣賞書中對於「脆性斷裂」和「韌性斷裂」的區分,以及它們在不同材料中的表現。作者運用了大量的圖示,生動地描繪了裂紋尖端的應力場分佈,以及裂紋是如何在應力作用下擴展。這讓我明白了,為什麼有些材料在高應力下會突然斷裂,而有些材料則能在較大的變形後才發生斷裂。 書中對「斷裂韌性」的講解,更是讓我茅塞頓開。斷裂韌性,作為衡量材料抵抗裂紋擴展能力的一個重要指標,在這本書中得到了極為詳盡的闡述。作者不僅解釋了斷裂韌性的物理意義,還介紹了幾種評估斷裂韌性的方法,例如KIC值的測量。這對於我們在進行結構設計時,如何確保結構的安全性,避免災難性的斷裂事故,具有極為重要的指導意義。 此外,書中還深入探討了「疲勞斷裂」這一重要的失效模式。疲勞,是材料在反覆應力作用下,即使應力低於屈服強度,也可能發生斷裂的現象。作者從裂紋的萌生、擴展到最終的斷裂,詳細闡述了疲勞斷裂的整個過程,並介紹了影響疲勞壽命的各種因素,如應力幅、應力比、材料的微觀結構等。這對於我們在設計承受循環負荷的零件時,如何提高其疲勞壽命,提供了非常有價值的參考。 最後,書中關於「斷裂分析」的討論,更是將理論知識與實際應用緊密結合。作者通過一些實際的斷裂案例,分析了材料的斷裂模式,並從斷裂行為反推材料的性能和失效原因。這讓我明白,斷裂分析不僅僅是學術上的探討,更是解決實際工程問題的利器。 總之,這本《工程材料科學(第二版)》,為我打開了材料斷裂力學的大門,讓我對材料的失效行為有了更為深刻的理解,也為我在工程設計中,提供了更為科學的依據。
评分這本《工程材料科學(第二版)》的到來,可說是為我這位在精密機械領域摸爬滾打多年的老兵,注入了一股新的活力。在過去的幾年裡,我時常會遇到一些棘手的材料問題,比如,為什麼某個高溫合金在長時間運轉後會出現材料疲勞?為什麼某些複合材料的界面會產生剝離?這些問題,往往牽涉到非常複雜的材料機理,僅憑經驗來判斷,難免有失準確。 這本書,卻能用一種非常系統且深入的方式,層層剝開這些材料的神秘面紗。它從最基礎的原子尺度出發,逐步拓展到晶體結構、晶界、以及材料中的各種缺陷。我特別欣賞書中對於「強度」這個概念的深入剖析。它不僅僅是簡單地介紹各種強化機制,如固溶強化、沉澱強化、晶界強化,更是將這些機制與材料的微觀結構緊密聯繫起來。 舉例來說,在討論金屬的韌性時,作者就詳細解釋了脆性斷裂和韌性斷裂的區別,以及如何通過改變材料的微觀結構,比如細化晶粒、引入第二相質點,來提高材料的韌性。這對於我們在設計要求高強度同時又需要良好韌性的零件時,具有極為重要的參考價值。 書中關於「疲勞」的討論,更是讓我印象深刻。作者從應力循環、裂紋萌生、裂紋擴展等幾個關鍵階段,詳細闡述了材料的疲勞失效過程,並介紹了影響疲勞壽命的各種因素,如應力集中、表面狀態、環境因素等。同時,它還提供了幾種提高材料疲勞性能的措施,這對我們在設計應力循環負荷較大的機械零件時,提供了非常實用的指導。 此外,書中對「蠕變」的詳細闡述,也為我解決了許多高溫應用中的困惑。蠕變是材料在恆定應力作用下,隨時間推移而發生的緩慢塑性變形。這本書深入探討了蠕變的微觀機制,如點缺陷的擴散、位錯的爬行等,並介紹了在高溫環境下如何選擇抗蠕變性能優異的材料,以及如何通過合金化設計來提高材料的抗蠕變能力。 總而言之,這本書不僅是一本理論性的教科書,更是一本實用的工程指南,它幫助我建立了一個更為科學和系統的材料思維,讓我能夠更自信地應對各種工程材料相關的挑戰。
评分這本《工程材料科學(第二版)》可謂是填補了我知識上的巨大空白,尤其是在「金屬材料的塑性變形與強化」這一章節,簡直是將我帶入了材料科學的殿堂。過去,我對於金屬的彎曲、拉伸、鍛造等加工過程,總是停留在「師傅教什麼就做什麼」的經驗層面,而對於為何金屬能發生如此大的形變,以及如何讓它們變得更堅固,卻知之甚少。 這本書,就從最基本的「位錯」概念開始,為我層層揭示了金屬塑性變形的奧秘。作者運用了大量精美的圖示,生動地描繪了各種位錯(刃位錯、螺位錯)的結構和運動方式,以及它們如何在晶格中滑移,從而導致金屬發生永久形變。我特別欣賞書中對「位錯交互作用」的詳細講解,它解釋了為什麼位錯之間會相互阻礙,以及這種阻礙是如何導致材料硬化的。 更讓我茅塞頓開的是,書中對「金屬強化機制」的深入剖析。它不僅介紹了常見的強化方式,如「固溶強化」(通過在金屬基體中溶解其他元素來阻礙位錯運動)、「沉澱強化」(通過形成細小的第二相質點來釘扎位錯)、「晶界強化」(通過細化晶粒來增加晶界數量,從而提高材料強度)等,更重要的是,它詳細闡述了這些強化機制背後的微觀原理。 舉例來說,在介紹沉澱強化時,作者詳細闡述了如何通過熱處理(如固溶處理和時效處理)來析出細小的、均勻分佈的沉澱相,以及這些沉澱相是如何有效地阻礙位錯滑移,從而大幅提高金屬的強度和硬度。這對於我們在實際生產中,如何通過熱處理工藝來優化金屬材料的性能,提供了極為重要的指導。 此外,書中還探討了「加工硬化」這一重要的現象。通過對金屬進行冷加工(如冷軋、冷拉),會產生大量的位錯,這些位錯相互纏結,極大地阻礙了位錯的滑移,從而使金屬的強度和硬度得到提高,但同時也降低了其延展性。這讓我明白了,為什麼經過冷加工的金屬會變得更堅固,但也更脆。 總之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅讓我對金屬材料的塑性變形和強化機制有了前所未有的深刻理解,更為我在實際工程應用中,如何選擇和設計金屬材料,提供了堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。
评分這本《工程材料科學(第二版)》的出版,對於我這位在航空航天領域工作的工程師來說,無疑是一場及時雨。在我們這個領域,材料的輕質、高強、耐高溫性能是決定飛行器性能的關鍵。而本書對「輕質金屬合金」,尤其是「鈦合金」和「鋁合金」的詳盡闡述,讓我獲益匪淺。 我特別欣賞作者在介紹鈦合金時,對其「α+β相」和「純β相」結構的深入分析。它詳細解釋了不同相結構如何影響鈦合金的力學性能,例如,α相賦予材料高溫強度和抗蠕變性,而β相則提高了材料的塑性和韌性。書中還闡述了如何通過熱處理工藝(如固溶處理、時效處理)來調控鈦合金的相組成,從而獲得最佳的綜合性能。這對於我們在選擇和設計航空發動機、機身結構件時,至關重要。 同樣,在介紹鋁合金時,作者也從其主要的合金化元素(如銅、鎂、矽、鋅)入手,詳細闡述了這些元素如何影響鋁合金的強度、延展性、耐腐蝕性等。書中對「時效強化」機制的深入講解,讓我明白了為什麼鋁合金經過特定的熱處理後,強度會顯著提高。這對於我們在製造飛機機翼、機身蒙皮等部件時,如何利用鋁合金的優良性能,提供了重要的理論依據。 此外,書中對於「複合材料」的討論,更是讓我眼前一亮。在航空航天領域,複合材料,尤其是碳纖維增強聚合物基複合材料(CFRP),已經成為了重要的結構材料。作者詳細介紹了CFRP的結構、性能特點、製備工藝,以及其在航空器中的應用。它強調了CFRP的「各向異性」特徵,以及如何通過纖維的鋪層設計來優化材料的力學性能,以滿足不同部位的載荷需求。 更讓我驚喜的是,這本書還觸及了「耐高溫合金」,如鎳基合金和鈷基合金,它們在航空發動機葉片等關鍵部件的應用。作者深入探討了這些合金在高溫下的結構穩定性、抗氧化性和抗熱腐蝕性,以及如何通過合金化設計和熱處理來提高它們的性能。 總而言之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅為我提供了關於航空航天材料的最新知識,更為我在實際工程設計中,如何選擇和應用這些高性能材料,提供了堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。
评分我對這本《工程材料科學(第二版)》的評價,會更偏向於它在引導讀者建立「材料思維」方面的卓越表現。在現今這個快速發展的工程領域,材料的選擇與設計,往往是決定產品性能、成本甚至生態永續性的關鍵。然而,許多工程師,包括我自己在過去,往往將材料視為一個「黑盒子」,只關心它的規格參數,卻未能深入理解其背後的科學原理。這本書,恰恰填補了這個知識鴻溝。 作者在書中,並沒有一味地去介紹各種材料的名稱和性質,而是花了大量的篇幅去探討「為什麼」這些材料會有這樣的性質。例如,在討論高分子材料時,它從單體結構、聚合反應、鏈結構、交聯網絡等基本概念講起,一步步闡述了聚合物的分子量、結晶度、玻璃轉化溫度等如何影響其機械強度、韌性、耐熱性等。這種從根本原理出發的講解方式,讓我能夠理解不同高分子材料之間的差異,並根據特定的應用需求,進行更為合理的選擇。 我尤其欣賞書中對於材料的「處理」與「性能」之間關係的強調。無論是金屬的熱處理(退火、淬火、回火),還是高分子材料的加工工藝(注塑、擠出、吹塑),作者都詳細解釋了這些過程如何改變材料的微觀結構,進而影響其宏觀性能。這對於我們在實際生產中,如何優化製程,提高產品良率,降低損耗,有著非常直接的指導意義。 此外,書中關於材料的「多層次結構」的論述,也是我認為非常獨到之處。它不僅涵蓋了原子、晶體、晶粒等微觀層面的結構,還深入到組件、結構件等宏觀層面的設計。作者通過將不同層次的結構與材料的性能聯繫起來,為我們提供了一個全面的視角,理解材料是如何從微觀世界的規律,最終體現在宏觀工程設計中的。 這本書讓我意識到,真正的材料科學,不僅僅是關於「知道」各種材料,更重要的是關於「理解」它們是如何被製造出來的,為什麼會有這樣的性能,以及如何通過科學的方法來改進和設計新的材料。這對於一個從事工程設計的我來說,無疑是一次重要的觀念革新。
评分這本《工程材料科學(第二版)》可說是讓我這個在機械領域打滾多年的老兵,重新找回學習初心的重要推手!說真的,剛拿到這本書的時候,我還抱著一股「不過是本教科書,能有多大驚喜?」的心態,畢竟這些年來,無論是學校裡的教授、學長姐的推薦,還是業界前輩的經驗分享,各種資訊我可說是見識過不少。但翻開書頁的瞬間,我立刻就被它嚴謹的結構和深入淺出的講解吸引住了。 書中的概念闡述,不像坊間許多教科書那樣,只是生硬地堆砌公式和理論,而是非常注重材料科學與實際工程應用的連結。舉例來說,在介紹金屬的強化機制時,它不只講述了固溶強化、沉澱強化、晶界強化等基本原理,更進一步分析了這些機制在不同合金系統(如鋼、鋁合金、鈦合金)中的實際應用,以及它們對材料機械性能(強度、韌性、疲勞壽命)的具體影響。我特別欣賞的是,作者用了大量的案例研究,像是飛機結構中的高強度鋁合金、汽車引擎中的耐高溫合金、以及醫療植入物中的生物相容性材料,讓我們能夠深刻理解這些理論知識是如何轉化為實際的工程產品,解決現實世界的問題。 更讓我驚豔的是,作者在處理高階議題時,依然能保持清晰的脈絡。例如,在講述材料的失效分析時,它不僅涵蓋了疲勞、斷裂、蠕變等常見的失效模式,還深入探討了腐蝕、磨損等環境因素對材料壽命的影響。而書中對於新興材料的介紹,如複合材料、奈米材料、智慧材料等,更是與時俱進,提供了相當豐富的資訊。作者對於這些前沿材料的結構、性能、製備方法以及潛在應用,都有著相當精闢的分析,讓我對未來的工程材料發展有了更清晰的認識。 這本書最讓我印象深刻的一點,就是它在數學推導和物理原理的闡述上,展現了極高的嚴謹性。雖然身為一個工程師,我並不排斥數學,但有時候看一些教科書,會覺得公式的出現總是顯得突兀,缺乏足夠的鋪陳。然而,這本《工程材料科學(第二版)》在這方面做得相當出色。作者在引入每一個數學模型或物理定律時,都會先從其背後的物理機制進行詳細的解釋,說明這個模型是如何建立的,它所假設的條件是什麼,以及它能解釋哪些現象。 舉個例子,在介紹熱力學在材料科學中的應用時,作者從自由能的概念出發,逐步推導出相圖的形成原理,並解釋了合金的凝固過程。這種循序漸進的講解方式,讓我能夠理解每個公式的來源和意義,而不是死記硬背。更重要的是,作者並沒有停留在理論層面,而是緊密結合了實際的實驗數據和圖表,例如合金的相變溫度、固溶度極限等,讓我們能夠將理論與實驗結果對照,進一步加深對材料行為的理解。 此外,書中關於缺陷的討論,也是我認為其一大亮點。從點缺陷、線缺陷到面缺陷,作者都詳細闡述了它們的形成機制、在晶體結構中的影響,以及如何通過熱處理或機械加工來控制和利用它們。我特別喜歡作者在介紹位錯滑移時,使用大量的圖示,生動地描繪了位錯的運動過程,以及它如何導致材料的塑性變形。這種視覺化的呈現方式,對於我這種不太擅長純粹抽象思維的工程師來說,無疑是一大福音。 整體而言,這本書讓我對工程材料的微觀結構與宏觀性能之間的關係,有了更為透徹的理解。它不僅是一本理論指導書,更像是一本實用的工程手冊,幫助我解決在實際工作中遇到的各種材料相關的難題。
评分我對這本《工程材料科學(第二版)》的評價,可以說是充滿了讚嘆和感謝。作為一個在電子產業服務多年的工程師,我深知材料的選擇與性能,直接影響著產品的可靠性和壽命。過去,我對於許多材料的「黑盒子」效應,一直感到困擾。例如,為何有些半導體材料的載子遷移率特別高?為何某些絕緣材料的介電常數如此之低?這些問題,總讓我感覺隔靴搔癢。 這本書,恰恰用一種抽絲剝繭的方式,為我揭示了這些奧秘。它從最基礎的原子電子結構、化學鍵合類型開始,逐步深入探討了材料的宏觀性能。我特別欣賞書中關於「電子結構與材料性能」的討論。例如,在介紹半導體材料時,它詳細闡述了能帶理論,解釋了導帶、價帶、禁帶寬度等概念,以及這些如何決定了材料的導電性。這對於我理解不同半導體材料(如矽、砷化鎵、氮化鎵)的差異,以及它們在各種電子器件中的應用,提供了極為清晰的脈絡。 書中對「介電材料」的深入講解,也讓我豁然開朗。它從電場與介電質的相互作用出發,詳細介紹了極化現象、介電常數、介電損耗等概念。這對於我們在設計電容器、濾波器等電子元件時,如何選擇合適的介電材料,以及如何優化其性能,提供了關鍵性的指導。 更讓我驚喜的是,這本書還觸及了許多前沿的材料領域,例如「功能材料」。它介紹了壓電材料、熱電材料、磁性材料等,並闡述了它們的獨特性能以及在各種高科技應用中的潛力。這讓我對未來電子產品的發展方向,有了更為廣闊的視野。 此外,書中對於材料的「製備與加工」的闡述,也極具參考價值。從晶體生長、薄膜沉積,到微納加工技術,作者都進行了詳細的介紹,並將這些工藝與材料的最終性能聯繫起來。這對於我們在實際生產中,如何控制材料的微觀結構,以獲得最佳的器件性能,提供了非常寶貴的經驗。 總而言之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅是一本學術著作,更是一本實用的工具書,它幫助我建立了一個更為紮實的材料科學基礎,讓我在電子產品的設計與開發中,能夠更具信心和前瞻性。
评分拿到這本《工程材料科學(第二版)》的時候,我其實並沒有抱太大的期待,畢竟我已在材料領域浸淫多年,自認為對各種材料的特性都已有所了解。然而,閱讀的過程中,卻不斷有「原來如此!」的感嘆。這本書最讓我眼前一亮的,就是它在「高分子材料」這一部分,所展現出的深度和廣度。 過去,我們對高分子材料的認識,常常停留在「塑膠」這個比較籠統的概念上,對於它們之間微妙的差異,以及如何精準地選擇和應用,總是有點力不從心。這本書,卻從高分子單體的結構、聚合反應、鏈結構,一直講到分子量、結晶度、交聯網絡等微觀結構,詳細闡述了這些因素如何影響高分子材料的宏觀性能。 我特別欣賞書中對於「玻璃轉化溫度」(Tg)和「熔點」(Tm)的深入講解。作者不僅解釋了這兩個重要參數的物理意義,還說明了它們如何影響高分子材料的力學性能、熱穩定性以及加工性能。這讓我明白,為什麼有些塑膠在常溫下很硬,而有些則很軟,這都與它們的Tg和Tm有著密切的關係。 書中關於「聚合物的力學性能」,例如強度、韌性、彈性模量等,也進行了極為細緻的分析。它不僅介紹了這些性能的量化方法,還闡述了如何通過改變聚合物的分子結構、添加增塑劑、填充劑等方式來改善其力學性能。這對於我們在進行高分子材料的選型和改性時,提供了非常重要的指導。 此外,書中對「高分子材料的應用」的介紹,也是非常貼切且具啟發性的。從日常生活中常見的包裝材料、紡織纖維,到汽車、航空航天等高端領域的結構材料、功能材料,作者都進行了詳盡的介紹,並闡述了在高分子材料是如何滿足這些不同應用場景的特殊需求的。 更讓我驚喜的是,這本書還涉及了「生物高分子」和「功能高分子」等前沿領域。它介紹了天然高分子(如蛋白質、核酸)的結構與功能,以及智能高分子、導電高分子等新型功能材料的特性與潛在應用。這讓我對高分子材料的未來發展,有了更為清晰的認識。 總而言之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅讓我對高分子材料有了全新的認識,更為我在實際工作中,如何更好地選擇和應用高分子材料,提供了堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。
评分這本《工程材料科學(第二版)》,我認為在「陶瓷材料」的介紹上,做到了極高的水準,讓我這個對陶瓷材料的認識,從「易碎但耐高溫」這樣簡單的認知,提升到了一個全新的層次。陶瓷材料,由於其獨特的化學鍵合特性,往往兼具優異的硬度、耐磨性、耐腐蝕性和高溫穩定性,同時也伴隨著脆性。這本書,就完美地闡釋了這兩方面的特質,以及如何通過科學的方法來克服其脆性。 作者首先從陶瓷材料的原子結構和離子鍵合出發,解釋了為什麼陶瓷材料普遍具有高硬度、高熔點的特性。然後,它深入探討了陶瓷材料的微觀結構,包括晶粒、晶界、氣孔等,以及這些結構如何影響陶瓷的力學性能、電學性能和熱學性能。我特別欣賞書中關於「陶瓷的脆性斷裂」的講解,它從裂紋的萌生和擴展機制入手,解釋了為什麼陶瓷材料在高應力下容易發生斷裂,並介紹了提高陶瓷材料韌性的方法,如細化晶粒、引入第二相質點、開發複合陶瓷等。 書中對於「結構陶瓷」的介紹,更是讓我印象深刻。例如,氧化鋁、碳化矽、氮化矽等材料,在航空航天、汽車、機械製造等領域都有著廣泛的應用。作者詳細闡述了這些結構陶瓷的性能特點,以及它們在不同應用中的優勢,例如,碳化矽陶瓷的高溫強度和抗氧化性,使其成為了高性能發動機部件的理想材料。 此外,書中對「功能陶瓷」的深入探討,也極具參考價值。例如,壓電陶瓷、鐵電陶瓷、半導體陶瓷等,它們在電子、傳感器、能源等領域都有著不可替代的作用。作者詳細介紹了這些功能陶瓷的物理原理,以及它們在各種電子器件中的應用,例如,鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷在傳感器、執行器中的廣泛應用。 更讓我驚喜的是,這本書還觸及了「生物陶瓷」和「奈米陶瓷」等前沿領域。它介紹了羥基磷灰石等生物陶瓷在骨組織工程中的應用,以及奈米陶瓷材料所展現出的獨特性能和潛力。這讓我對陶瓷材料的未來發展,有了更為寬廣的視野。 總之,這本《工程材料科學(第二版)》不僅讓我對陶瓷材料有了更為全面和深入的理解,更為我在實際工程中,如何選擇和應用陶瓷材料,提供了堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。
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