冶金与材料制备的物理化学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李建中，田彦文 编

图书标签:

• 冶金
• 材料科学
• 物理化学
• 材料制备
• 金属材料
• 热力学
• 动力学
• 相图
• 腐蚀
• 表面化学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030464033

版次：1

商品编码：11825658

包装：平装

丛书名： 现代冶金与材料过程工程丛书

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

页数：456

正文语种：中文

内容简介

　　冶金与材料制备的物理化学内容涵盖钢铁冶金、有色金属冶金及材料科学等领域的基础理论及基本方法，是金属提取与材料制备方面的基础理论，也是冶金工程专业硕士研究生学位课。“冶金与材料制备的物理化学”教材内容共分为5部分：1）化学势及其应用，该部分在强调化学势的定义及物理意义基础上，着重讲解了如何应用化学势解决冶金与材料制备过程中的物理化学问题；2）热力学状态图，包括氧势图、优势区图、相图、电位-pH图等，其绘制原理是本章的基础，并以此为基础，促使学生理解热力学状态图的点、线、面的意义，进而掌握热力学状态图在冶金与材料制备过程的应用与分析；3）电化学方法是冶金与材料制备过程的常用方法之一，此章着重讲解电化学理论在冶金与材料制备过程的应用与分析；4）冶金与材料制备的动力学，主要介绍未反应核（缩核）模型、双模理论、渗透理论以及结晶成核理论等基本观点，并以此为基础，分析冶金与材料制备过程的固-液、气-液、液-液以及固-固化学反应历程；4）冶金与材料制备的实例分析，强调如何应用热力学和动力学基本理论解决冶金与材料制备过程的实际问题，理解优化工艺、确定工艺条件的方法和技巧。

前言/序言

《现代材料科学导论》 本书是一部面向高等院校本科生和研究生，以及相关领域科研人员的材料科学入门读物。本书旨在为读者构建一个全面、系统且深入的材料科学知识体系，涵盖了材料的组成、结构、性能以及制备工艺之间的深刻关联，并重点阐述了如何通过理性设计和调控材料的微观特性来实现宏观性能的优化。 核心内容概览： 第一部分：材料的结构与性能基础 晶体结构与缺陷： 详细介绍金属、陶瓷、聚合物等常见材料的晶体结构类型，包括面心立方、体心立方、六方密堆积等，并深入探讨了点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）在材料性能中的作用。理解这些微观结构单元是掌握材料行为的关键。 相图与相变： 阐述相图的绘制原理和解读方法，重点分析二元和多元合金体系中的相平衡关系。深入讲解固态相变（如沉淀、扩散、马氏体转变）的机制及其对材料强度、韧性等力学性能的影响。 力学性能： 介绍材料的弹性、塑性、强度、硬度、断裂韧性等基本力学性能。详细分析塑性变形的微观机制，如位错滑移和孪晶，以及固溶强化、沉淀强化、晶粒细化强化等强化机制。同时，探讨疲劳、蠕变和断裂等宏观力学现象背后的微观本质。 电学、磁学与光学性能： 涵盖了金属导体、半导体、绝缘体等材料的导电机制，解释了材料的介电性能和铁电性。同时，系统介绍了铁磁性、顺磁性和反磁性等磁学现象，并阐述了材料的光学性质，如吸收、透射、反射和折射，以及发光和光电转换效应。 第二部分：常见材料类别及其制备 金属材料： 重点介绍钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等关键金属材料的性能特点、显微组织及其热处理工艺（如退火、淬火、回火、固溶处理）。探讨了金属材料的塑性成形技术，如轧制、锻造、挤压和焊接。 陶瓷材料： 介绍氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）、氮化物陶瓷（如氮化硅）和碳化物陶瓷（如碳化硅）的组成、结构和优异的耐高温、耐腐蚀、高硬度等性能。详述了陶瓷的粉体制备、成型（如压制、流延成型）和烧结工艺，以及先进陶瓷的制备技术。 聚合物材料： 阐述高分子的结构（线型、支化、交联）、形变行为（玻璃化转变、结晶）和力学性能。介绍热塑性塑料、热固性塑料和弹性体等主要聚合物类别。详述聚合物的聚合反应（如加聚、缩聚）和加工成型技术（如注塑、挤出、吹塑）。 复合材料： 介绍由两种或两种以上组分（基体和增强体）形成的复合材料，如纤维增强聚合物（FRP）和颗粒增强金属基复合材料（MMC）。阐述了纤维、颗粒、层状等增强体的设计理念，以及基体与增强体的界面相互作用对其宏观性能的影响。 第三部分：先进材料与前沿技术 纳米材料： 深入探讨纳米尺度下材料的独特性能（如量子尺寸效应、表面效应），包括纳米颗粒、纳米线、纳米管和纳米薄膜。介绍纳米材料的制备方法，如物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和溶胶-凝胶法，以及其在催化、电子学和生物医学等领域的应用。 智能材料： 介绍能够响应外界刺激（如温度、电场、磁场、光）并发生可逆变化的材料，如形状记忆合金、压电陶瓷、磁致伸缩材料和液晶。阐述其工作原理和潜在应用。 生物医用材料： 涵盖了与生物体接触的材料，如植入物、药物载体和组织工程支架。讨论了生物相容性、生物降解性等关键性能要求，以及金属、陶瓷、聚合物和复合材料在生物医学领域的应用。 能源材料： 聚焦于在能源储存（如电池材料、超级电容器）、能源转换（如太阳能电池材料、燃料电池催化剂）和能源利用（如热电材料）等领域具有重要作用的材料，并探讨了新一代能源材料的研发方向。 本书特色： 理论与实践结合： 紧密联系材料的微观结构与宏观性能，强调“结构-性能-制备”之间的内在联系。 图文并茂： 大量使用示意图、显微照片和相图，帮助读者直观理解复杂的概念。 问题导向： 在讲解各部分内容时，常以解决实际材料问题为出发点，引导读者思考。 前沿视野： 关注材料科学领域的最新进展和发展趋势，激发读者的研究兴趣。 本书适合作为高等院校材料科学与工程、冶金工程、化学工程、物理学、高分子科学等专业的本科生和研究生教材，也可供从事相关研究和开发工作的工程师和科研人员参考。通过学习本书，读者将能够深刻理解材料的本质，掌握材料的设计、制备与应用的基本原理，为进一步的专业学习和科研工作奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的震撼是难以言表的。我一直对材料科学充满兴趣，但往往在宏观性能和微观机理之间感到难以连接。这本书就像一座桥梁，将我从对现象的观察引向对其本质的探究。例如，在讲解晶体生长时，作者不仅介绍了不同晶面生长速率的差异，更将其与表面能、附着能等物理化学概念紧密联系起来，解释了为何会出现各向异性的生长形态。关于形变强化机制，书中对位错理论的阐述，以及位错的产生、运动和湮灭如何影响材料的屈服强度和加工硬化，简直是教科书级别的精彩。更让我惊叹的是，书中对材料失效机理的分析，比如疲劳断裂的微观机制、应力腐蚀裂纹的扩展过程，都建立在扎实的物理化学基础之上。作者在解释这些复杂现象时，善于运用图表和示意图，使得复杂的微观过程一目了然。我特别喜欢书中关于热力学在材料设计中的应用部分，它解释了如何利用相图和自由能曲线来设计具有特定性能的合金，比如耐高温合金、耐腐蚀合金等。这本书的深度和广度都让我感到非常满意，它不仅让我掌握了基础知识，更培养了我从物理化学角度分析和解决材料问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，这本书是一份关于材料科学的“分子语言”解读。它让我明白，宏观的材料性能，无论多么复杂，最终都可以追溯到原子和分子的相互作用。书中关于材料的电子结构和化学键合对材料导电性、磁性、光学性质影响的分析，尤其令人着迷。作者从量子力学的基本原理出发，解释了金属、绝缘体和半导体的能带结构差异，以及掺杂和合金化如何改变这些能带结构，从而调控材料的电学性能。我还发现书中关于材料的力学性能与微观结构之间关系的阐述非常精彩，它不仅解释了晶体缺陷如何影响材料的强度和延性，还深入探讨了复合材料的增强机理，以及界面在复合材料性能中的作用。作者在讲解这些内容时，善于运用生动的比喻和形象的图示，使得原本抽象的理论变得易于理解和记忆。这本书的深度和广度都让我感到非常震撼，它不仅提升了我专业知识，更培养了我透过现象看本质的科学思维能力。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我爱不释手、反复翻阅的宝藏书籍。从拿到它伊始，我就被其精美的装帧和厚实的体量所吸引。打开目录，映入眼帘的章节标题便勾起了我深深的探究欲。书中对于宏观材料性能背后微观物理化学原理的阐述，简直如同一把钥匙，瞬间解开了我过去许多含糊不清的概念。例如，关于相图的讲解，作者并非简单罗列数据，而是深入剖析了吉布斯自由能的最小化原理如何支配相的形成与转变，并且辅以大量的实例，比如金属合金的固溶强化、相变硬化等，这些都使得理论不再枯燥，而是鲜活地展现在我的脑海中。尤其令我印象深刻的是，书中关于扩散的章节，它不仅仅停留在 Fick 定律的数学推导，更是详细阐述了不同扩散机制（如填隙扩散、空位扩散）在不同温度下的主导作用，以及它们如何影响合金的均匀化和材料的宏观性能。我还记得书中关于表面化学的内容，它解释了催化剂活性位点的形成、吸附过程的热力学和动力学，这对于理解诸如催化裂化、加氢等石油化工过程至关重要。作者的语言风格严谨而不失生动，他善于运用类比和形象的比喻，将那些抽象的物理化学概念变得容易理解。读这本书，就像是跟一位经验丰富、学识渊博的老师进行深度交流，每一次阅读都能带来新的启发和收获。它不仅仅是一本教科书，更是一本能够引导我深入理解材料世界奥秘的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《冶金与材料制备的物理化学》为我提供了一个全面而深入的框架，以理解材料是如何被创造和如何工作的。书中关于材料热力学性质的讲解，特别是相平衡和相变动力学的深入探讨，让我理解了为什么某些材料在特定条件下会发生特定的转变。例如，在讲解钢的热处理时，作者不仅仅是描述淬火和回火的过程，而是从奥氏体、马氏体、贝氏体等相的形成动力学出发，解释了不同冷却速率和回火温度如何影响最终的组织和性能。我对书中关于材料表面处理和涂层技术的物理化学原理的介绍也印象深刻，它解释了等离子体化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等技术是如何通过控制反应活性和沉积速率来制备高性能表面层的。作者的讲解方式非常注重理论与实践的结合，他能够从基础的物理化学原理出发，推导出实际的工艺参数和性能预测，这对于工程师和研究人员来说都非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我受益匪浅的书籍，它成功地将物理化学的严谨理论与冶金和材料制备的实际应用紧密地结合在了一起。书中关于金属凝固过程中枝晶生长和偏析现象的解释，让我对铸造工艺有了更深入的理解。作者从液固界面能、溶质扩散等方面入手，清晰地阐述了枝晶成核与生长的动力学过程，以及溶质在固液界面上的富集如何导致宏观的成分不均匀。此外，书中关于材料的强度与硬度与其晶粒尺寸之间关系的阐述，特别是 Hall-Petch 方程的推导和应用，让我明白了细化晶粒对于提高材料性能的重要性。我还对书中关于金属氧化和腐蚀机理的讲解印象深刻，它从电化学和热力学的角度，深入剖析了不同环境介质对金属的侵蚀过程，以及如何通过改变材料成分或表面处理来提高其耐蚀性。这本书的讲解风格非常系统化，从微观机理到宏观现象，层层递进，逻辑性极强。作者还善于引用大量的实验数据和图表来支撑其理论，这使得书中的内容既有说服力又易于理解。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，是一次知识的洗礼，也是一次思维的重塑。在我看来，这本书最大的价值在于它不仅仅是知识的堆砌，更是对思考方式的引导。作者在处理每一个概念时，都力求从最基本的物理化学原理出发，层层递进，直至将其与宏观材料现象联系起来。例如，在讨论材料的电学性能时，书中关于能带理论的讲解，从原子轨道杂化到晶体中的电子能级，再到导体的绝缘体和半导体的区分，逻辑清晰，严丝合缝。我尤其赞赏书中关于缺陷与扩散的章节，它详细介绍了点缺陷、线缺陷和面缺陷的类型及其对材料性质的影响，以及各种扩散机制在不同晶体结构中的表现。作者还巧妙地引入了统计力学的概念，解释了缺陷浓度和扩散系数的温度依赖性。此外，书中关于界面现象的阐述，包括表面能、晶界能以及它们对材料烧结、晶粒生长等过程的影响，都给我留下了深刻的印象。这本书的叙述方式非常吸引人，它没有过于冗长的理论推导，而是注重概念的清晰阐述和实际应用的结合。读完这本书，我感觉自己对材料的理解上升到了一个新的高度，不再是零散的知识点，而是融会贯通的体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我打开了理解材料世界的新视角。在我看来，它不仅仅是一本专业书籍，更像是一份关于物质变化规律的“操作手册”。书中对合金化对材料性能影响的阐述，让我明白了为何不同元素添加到基础金属中会产生如此巨大的性能差异。作者从原子半径、电负性、晶格能等物理化学角度，解释了固溶体、金属间化合物的形成机制，以及它们如何影响材料的强度、塑性、导电性等。我尤其喜欢书中关于材料缺陷与强化机制的结合讲解，它将位错的滑移、塞积与材料的塑性变形和强化过程巧妙地联系起来，并且深入分析了固溶强化、沉淀强化、晶界强化等不同强化机制的微观本质。书中关于高温材料性能衰退的机理，比如蠕变、氧化、晶粒长大等，都提供了非常有价值的解释。作者的叙述方式非常流畅，他能够将复杂的物理化学原理用清晰易懂的语言表达出来，并且常常穿插一些历史性的发展和前沿性的研究方向，这使得阅读过程充满探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我重新认识材料科学的书。它不仅仅是一本关于冶金和材料制备的教科书，更是一份关于物质转化和结构演化的“编年史”。书中关于材料的强化和韧化机制的深入剖析，让我理解了如何通过调控材料的微观结构来获得高强度和高韧性的平衡。作者从固溶强化、位错交互、相变强化等角度，全面阐述了材料强化的物理化学本质，并且对材料的断裂韧性与微观组织（如晶粒尺寸、第二相粒子）之间的关系进行了深入的探讨。我还对书中关于材料的失效分析和预防措施的讲解非常感兴趣，它从腐蚀、疲劳、蠕变等多个角度，分析了材料在服役过程中可能遇到的问题，并且提供了相应的物理化学解决方案。作者的叙述风格非常具有启发性，他能够将看似孤立的知识点串联起来，形成一个完整的知识体系，并且常常引导读者进行批判性思考。这本书为我提供了解决复杂材料问题的强大理论武器。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识密度和深度着实让我惊叹。它就像一本百科全书，涵盖了冶金与材料制备过程中的关键物理化学原理。从材料的原子结构、化学键合，到宏观性能的形成，无一不有深入的探讨。我尤其被书中关于固态相变的描述所吸引，它详细解释了不同驱动力（如形变能、界面能）如何影响相变的发生和发展，以及相变动力学（如成核、生长）如何决定最终的微观组织。书中关于材料的强度与韧性与其微观结构之间关系的分析，更是让我茅塞顿开，特别是对位错和晶界在材料力学性能中的作用的阐述，非常到位。我还发现书中关于热处理的讲解非常实用，它解释了不同热处理工艺（如退火、淬火、回火）如何通过改变材料的微观结构来获得预期的性能。作者在处理这些内容时，总是能够将抽象的理论与具体的材料实例相结合，使得学习过程既有深度又不失趣味。这本书的语言风格清晰明了，即使是复杂的概念，也能被解释得通俗易懂。我感觉我通过这本书，不仅获得了知识，更学会了一种分析和解决问题的科学思维方法。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我提供了一个观察和理解材料世界的“物理化学透镜”。它让我不再满足于仅仅知道材料“是什么”以及“有什么用”，而是深入探究“为什么”它们是这样以及“如何”能够被制备成所需的形状和性能。书中关于材料的相图分析，特别是铁碳相图的详细解读，让我对钢的组织转变和热处理工艺有了前所未有的理解。作者不仅讲解了相图的绘制原理，还深入分析了不同相区材料的性质，以及如何通过控制冷却速率和成分来获得所需的组织。我对书中关于材料的塑性变形机理的讲解也印象深刻，它从晶体学和位错理论的角度，详细阐述了冷加工、热加工对材料微观结构和性能的影响。作者的写作风格严谨而清晰，他能够将复杂的物理化学概念用逻辑严密的语言表达出来，并且常常穿插一些工业应用的实例，这使得学习过程既有理论深度又不乏实践指导意义。