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材料科學與工程基礎/(美)小威廉.卡麗斯特 版權信息
- ISBN：9787122224958
- 條形碼：9787122224958 ; 978-7-122-22495-8
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
材料科學與工程基礎/(美)小威廉.卡麗斯特 本書特色
該教材內容主要涵蓋材料的基礎知識介紹、原子的結構與鍵合、金屬和陶瓷的結構、高分子結構、固體缺陷、擴散、力學性能、變形和強化機制、失效、相圖、相變、電性能、材料類型及其應用、材料的合成制備與加工、復合材料、材料的腐蝕與降解、熱性能、磁性能、光學性能、材料科學與工程所涉及的經濟，環境和社會問題 。本書內容全面、先進。不僅是材料學科的必修課教材，也是應用物理、化學工業、信息工程、生物工程、電子電工、車輛工程、航空航天等專業的必要補充教材。也可為專業人員提供參考價值。
材料科學與工程基礎/(美)小威廉.卡麗斯特 內容簡介
該教材內容主要涵蓋材料的基礎知識介紹、原子的結構與鍵合、金屬和陶瓷的結構、高分子結構、固體缺陷、擴散、力學性能、變形和強化機制、失效、相圖、相變、電性能、材料類型及其應用、材料的合成制備與加工、復合材料、材料的腐蝕與降解、熱性能、磁性能、光學性能、材料科學與工程所涉及的經濟，環境和社會問題 。 本書內容全面、優選。不僅是材料學科的必修課教材，也是應用物理、化學工業、信息工程、生物工程、電子電工、車輛工程、航空航天等專業的必要補充教材。也可為專業人員提供參考價值。
材料科學與工程基礎/(美)小威廉.卡麗斯特 目錄
第1章 導言 /001
學習目標 /002
1.1 歷史展望 /002
1.2 材料科學與工程 /002
1.3 為什么學習材料科學與工程？ /004
1.4 材料的分類 /004
重要材料—碳酸飲料容器 /008
1.5 先進材料 /009
1.6 現代材料需求 /010
1.7 工藝/結構/性能/應用間的相互關系 /011
總結 /013
參考文獻 /014
習題 /014
第2章 原子結構與原子鍵 /015
學習目標 /016
2.1 概述 /016
原子結構 /016
2.2 基本概念 /016
2.3 原子中的電子 /017
2.4 元素周期表 /022
固體中的原子鍵 /023
2.5 鍵合力與鍵能 /023
2.6 原子間主價鍵 /025
2.7 次價鍵或范德華鍵 /028
重要材料—水（結冰后體積膨脹） /030
2.8 分子 /031
總結 /031
參考文獻 /033
習題 /033
工程基礎問題 /035
第3章 金屬和陶瓷的結構 /036
學習目標 /037
3.1 概述 /037
晶體結構 /037
3.2 基本概念 /037
3.3 晶胞 /038
3.4 金屬晶體結構 /038
3.5 密度計算—金屬 /043
3.6 陶瓷晶體結構 /043
3.7 密度計算—陶瓷 /048
3.8 硅酸鹽陶瓷 /049
3.9 碳 /052
3.10 多晶型和同素異形體 /053
3.11 晶系 /053
重要材料—碳納米管 /054
晶體點陣、晶向、晶面 /056
重要材料—錫（同素異形體轉變） /056
3.12 點坐標 /057
3.13 晶向 /058
3.14 晶面 /063
3.15 線密度和面密度 /067
3.16 密排晶體結構 /068
晶體和非晶材料 /070
3.17 單晶 /070
3.18 多晶材料 /071
3.19 各向異性 /072
3.20 X射線衍射：晶體結構的確定 /072
3.21 非晶固體 /076
總結 /078
參考文獻 /081
習題 /082
工程基礎問題 /088
第4章 高分子結構 /089
學習目標 /090
4.1 概述 /090
4.2 碳氫化合物分子 /090
4.3 聚合物分子 /092
4.4 高分子化學 /093
4.5 分子量 /097
4.6 分子形狀 /099
4.7 分子結構 /100
4.8 分子構型 /101
4.9 熱塑性和熱固性聚合物 /104
4.10 共聚物 /105
4.11 聚合物的結晶度 /106
4.12 聚合物晶體 /109
總結 /110
參考文獻 /113
習題 /113
工程基礎問題 /116
第5章 固體缺陷 /117
學習目標 /118
5.1 概述 /118
點缺陷 /118
5.2 金屬中的點缺陷 /118
5.3 陶瓷中的點缺陷 /120
5.4 固體中的雜質 /123
5.5 高分子中的點缺陷 /126
5.6 成分表述 /126
其他缺陷 /129
5.7 位錯—線缺陷 /129
5.8 面缺陷 /132
5.9 體缺陷 /134
5.10 原子振動 /135
重要材料—催化劑（以及表面缺陷） /135
顯微組織觀察 /136
5.11 顯微鏡基本概念 /136
5.12 顯微技術 /137
5.13 晶粒尺寸測定 /140
總結 /142
參考文獻 /146
習題 /146
設計問題 /150
工程基礎問題 /150
第6章 擴散 /151
學習目標 /152
6.1 概述 /152
6.2 擴散機制 /153
6.3 穩態擴散 /154
6.4 非穩態擴散 /156
6.5 影響擴散的因素 /160
6.6 半導體材料中的擴散 /165
重要材料—集成電路互連鋁線 /168
6.7 其他擴散路徑 /169
6.8 離子化合物和聚合物中的擴散 /169
總結 /171
參考文獻 /175
習題 /175
設計問題 /179
工程基礎問題 /180
第7章 力學性能 /181
學習目標 /182
7.1 概述 /182
7.2 應力和應變概念 /183
彈性變形 /186
7.3 應力-應變行為 /186
7.4 滯彈性 /189
7.5 材料的彈性性能 /190
力學行為—金屬 /192
7.6 拉伸性能 /193
7.7 真應力和真應變 /199
7.8 塑性變形后的彈性回復 /201
7.9 壓縮、剪切、扭轉變形 /202
力學行為—陶瓷 /202
7.10 彎曲強度 /202
7.11 彈性行為 /204
7.12 孔隙率對陶瓷力學性能的影響 /204
力學行為—高分子 /205
7.13 應力-應變行為 /205
7.14 宏觀變形 /207
7.15 黏彈性 /208
硬度及其他力學性能 /212
7.16 硬度 /212
7.17 陶瓷材料的硬度 /217
7.18 高分子的撕裂強度與硬度 /218
物性多樣性和設計/安全因素 /218
7.19 材料性能多樣性 /218
7.20 設計/安全因素 /220
總結 /222
參考文獻 /227
習題 /228
設計問題 /238
工程基礎問題 /239
第8章 變形和強化機制 /241
學習目標 /242
8.1 概述 /242
金屬的變形機制 /242
8.2 歷史 /243
8.3 位錯的基本概念 /243
8.4 位錯的特征 /245
8.5 滑移系 /246
8.6 單晶體的滑移 /248
8.7 多晶體的塑性變形 /250
8.8 孿晶產生的變形 /252
金屬的強化機制 /253
8.9 晶粒細化強化 /253
8.10 固溶強化 /254
8.11 應變強化 /256
回復、再結晶和晶粒長大 /259
8.12 回復 /259
8.13 再結晶 /259
8.14 晶粒長大 /263
陶瓷材料變形機制 /264
8.15 晶體陶瓷 /265
8.16 非晶陶瓷 /265
聚合物變形及增強機制 /266
8.17 半結晶聚合物的變形 /266
8.18 影響半結晶聚合物的力學
性能的因素 /269
重要材料—收縮包裝聚合物薄膜 /271
8.19 彈性體的變形 /271
總結 /273
參考文獻 /279
習題 /279
設計問題 /285
工程基礎問題 /285
第9章 失效 /286
學習目標 /287
9.1 概述 /287
斷裂 /288
9.2 斷裂基礎 /288
9.3 延性斷裂 /288斷口研究 /289
9.4 脆性斷裂 /290
9.5 斷裂力學原理 /292
9.6 陶瓷的脆性斷裂 /299
9.7 高分子的斷裂 /302
9.8 斷裂韌性測試 /304
疲勞 /308
9.9 交變應力 /308
9.10 S-N曲線 /310
9.11 高分子材料的疲勞 /312
9.12 裂紋的萌生與擴展 /312
9.13 影響疲勞壽命的因素 /314
9.14 環境因素 /316
蠕變 /317
9.15 廣義蠕變行為 /317
9.16 應力和溫度的影響 /318
9.17 數據外推法 /320
9.18 高溫用合金 /321
9.19 陶瓷和高分子材料的蠕變 /321
總結 /322
參考文獻 /325
習題 /326
設計問題 /331
工程基礎問題 /332
第10章 相圖 /333
學習目標 /334
10.1 概述 /334
定義和基本概念 /334
10.2 溶解度極限 /335
10.3 相 /335
10.4 顯微結構 /336
10.5 相平衡 /336
10.6 單組分（一元）相圖 /337
二元相圖 /338
10.7 二元勻晶系統 /338
10.8 相圖分析 /340
10.9 勻晶合金顯微組織演變 /343
10.10 勻晶合金的力學性能 /346
10.11 二元共晶系統 /347
重要材料—無鉛釬料 /351
10.12 共晶合金顯微組織演變 /352
10.13 存在中間相或化合物的平衡相圖 /357
10.14 共析和包晶反應 /359
10.15 同成分相變 /360
10.16 陶瓷相圖 /361
10.17 三元相圖 /365
10.18 吉布斯相律 /365
鐵-碳系統 /367
10.19 鐵碳（Fe-Fe3C）相圖 /367
10.20 鐵碳合金顯微組織演變 /369
10.21 其他合金元素的影響 /376
總結 /376
參考文獻 /380
習題 /380
工程基礎問題 /388
第11章 相變 /389
學習目標 /390
11.1 概述 /390
金屬中的相變 /390
11.2 基本概念 /391
11.3 相變動力學 /391
11.4 亞穩態與平衡態 /400
鐵-碳合金中顯微結構與性能的改變 /400
11.5 等溫轉變圖 /401
11.6 連續冷卻轉變圖 /409
11.7 鐵-碳合金的力學行為 /412
11.8 回火馬氏體 /416
11.9 鐵-碳合金的相變及力學性能的回顧 /418
重要材料—形狀記憶合金 /419
沉淀硬化 /421
11.10 熱處理 /422
11.11 硬化機制 /423
11.12 其他說明 /425
高分子中的結晶、熔化和玻璃化轉變現象 /426
11.13 結晶 /426
11.14 熔化 /427
11.15 玻璃化轉變 /427
11.16 熔化溫度和玻璃化溫度 /427
11.17 熔化溫度和玻璃化溫度的影響因素 /428
總結 /430
參考文獻 /435
習題 /436
設計問題 /441
工程基礎問題 /442
第12章 電學性能 /443
學習目標 /444
12.1 概述 /444
電導 /444
12.2 歐姆定律 /444
12.3 電導率 /445
12.4 電子和離子導電 /446
12.5 固體能帶結構 /446
12.6 能帶傳導與原子成鍵模型 /448
12.7 電子遷移率 /450
12.8 金屬的電阻率 /450
12.9 工業合金的電學特性 /453
重要材料—鋁電導線 /453
半導電性 /455
12.10 本征半導體 /455
12.11 雜質半導體 /457
12.12 溫度對載流子濃度的影響 /460
12.13 影響載流子遷移率的因素 /462
12.14 霍爾效應 /465
12.15 半導體器件 /467
離子型陶瓷和聚合物的電導 /472
12.16 離子型材料的電導 /472
12.17 聚合物的電學性能 /473
介電性能 /474
12.18 電容器 /474
12.19 場矢量和極化 /475
12.20 極化類型 /478
12.21 與頻率相關的相對介電常數 /480
12.22 介電強度 /481
12.23 介電材料 /481
材料的其他電學特性 /481
12.24 鐵電性 /481
12.25 壓電性 /482
總結 /483
參考文獻 /489
習題 /490
設計問題 /495
工程基礎問題 /496
第13章 材料類型及其應用 /497
學習目標 /498
13.1 概述 /498
金屬合金的類型 /498
13.2 鐵合金 /498
13.3 非鐵金屬及其合金 /509
重要材料—歐元硬幣所用的金屬合金 /517
陶瓷的種類 /518
13.4 玻璃 /518
13.5 玻璃陶瓷 /519
13.6 黏土制品 /520
13.7 耐火材料 /521
13.8 磨料 /523
13.9 水泥 /523
13.10 先進陶瓷 /524
重要材料—壓電陶瓷 /526
13.11 金剛石和石墨 /527
聚合物的類型 /528
13.12 塑料 /528
重要材料—酚醛臺球 /531
13.13 橡膠 /531
13.14 纖維 /533
13.15 其他應用 /533
13.16 先進高分子材料 /535
總結 /538
參考文獻 /541
習題 /542
設計問題 /543
工程基礎問題 /544
第14章 材料的合成、制備和加工 /545
學習目標 /546
14.1 概述 /546
金屬的制備 /546
14.2 成型加工 /547
14.3 鑄造 /548
14.4 其他技術 /549
金屬的熱加工 /551
14.5 退火工藝 /551
14.6 鋼的熱處理 /553
陶瓷材料制造 /561
14.7 玻璃和玻璃陶瓷的制造與加工 /562
14.8 黏土制品的制造與加工 /566
14.9 粉末壓制 /570
14.10 流延成型 /572
聚合物的合成與加工 /573
14.11 聚合反應 /573
14.12 聚合物添加劑 /575
14.13 塑料成型技術 /576
14.14 橡膠的成型 /579
14.15 纖維和薄膜的成型 /579
總結 /580
參考文獻 /585
習題 /586
設計問題 /588
工程基礎問題 /589
第15章 復合材料 /590
學習目標 /591
15.1 概述 /591
顆粒增強復合材料 /593
15.2 大顆粒復合材料 /593
15.3 彌散增強復合材料 /596
纖維增強復合材料 /597
15.4 纖維長度的影響 /597
15.5 纖維取向和濃度的影響 /598
15.6 纖維相 /606
15.7 基體相 /607
15.8 聚合物基復合材料 /608
15.9 金屬基復合材料 /613
15.10 陶瓷基復合材料 /614
15.11 碳/碳復合材料 /615
15.12 混雜復合材料 /616
15.13 纖維增強復合材料的加工 /616
結構復合材料 /618
15.14 層狀復合材料 /619
15.15 夾芯板 /619
重要材料—納米復合涂層 /620
總結 /621
參考文獻 /624
習題 /624
設計問題 /628
工程基礎問題 /629
第16章 材料腐蝕和降解 /630
學習目標 /631
16.1 概述 /631
金屬的腐蝕 /631
16.2 電化學因素 /632
16.3 腐蝕速率 /638
16.4 腐蝕速率預測 /639
16.5 鈍化 /645
16.6 環境影響 /646
16.7 腐蝕形式 /646
16.8 腐蝕環境 /653
16.9 腐蝕防護 /654
16.10 氧化 /656
陶瓷材料的腐蝕 /659
聚合物的降解 /659
16.11 溶脹和溶解 /659
16.12 鍵斷裂 /661
16.13 風化 /662
總結 /663
參考文獻 /666
習題 /666
設計問題 /670
工程基礎問題 /670
第17章 熱學性能 /671
學習目標 /672
17.1 概述 /672
17.2 熱容 /672
17.3 熱膨脹 /675
重要材料—因瓦和其他低膨脹系數合金 /677
17.4 熱導率 /678
17.5 熱應力 /681
總結 /682
參考文獻 /684
習題 /684
設計問題 /686
工程基礎問題 /687
第18章 磁學性能 /688
學習目標 /689
18.1 概述 /689
18.2 基本概念 /689
18.3 反磁性和順磁性 /692
18.4 鐵磁性 /694
18.5 反鐵磁性和亞鐵磁性 /695
18.6 溫度對磁性行為的影響 /698
18.7 磁疇和磁滯現象 /699
18.8 磁各向異性 /702
18.9 軟磁材料 /703
重要材料—用于變壓器鐵芯的鐵?C硅合金 /704
18.10 硬磁材料 /705
18.11 磁存儲器 /707
18.12 超導現象 /710
總結 /713
參考文獻 /715
習題 /716
設計例題 /719
工程基礎問題 /719
第19章 光學性能 /720
學習目標 /721
19.1 概述 /721
基本概念 /721
19.2 電磁輻射 /721
19.3 光與固體間的相互作用 /723
19.4 原子和電子間的相互作用 /724
金屬材料的光學性質 /725
非金屬材料的光學性質 /726
19.5 折射 /726
19.6 反射 /727
19.7 吸收 /728
19.8 透射 /731
19.9 顏色 /731
19.10 絕緣體中的不透明和半透明 /733
光學現象的應用 /733
19.11 發光 /733
19.12 光電導 /734
重要材料—發光二極管 /734
19.13 激光 /736
19.14 光纖通信 /740
總結 /742
參考文獻 /745
習題 /745
設計問題 /747
工程基礎問題 /747
第20章 材料科學與工程學科
中涉及的經濟、環境
及社會問題 /748
學習目標 /749
20.1 概述 /749
經濟因素 /749
20.2 組件設計 /750
20.3 材料 /750
20.4 制造技術 /750
環境和社會因素 /751
20.5 材料科學與工程中的回收問題 /753
重要材料—生物可降解的和可生物再生的高分子材料/塑膠材料 /755
總結 /758
參考文獻 /758
設計問題 /759
附錄A 國際單位制（SI） /760
附錄B 部分工程材料的性能 /762
附錄C 部分工程材料的成本和相對成本 /797
附錄D 常見聚合物的重復單元結構 /803
附錄E 常見聚合物玻璃化轉變溫度和熔點 /807
展開全部
材料科學與工程基礎/(美)小威廉.卡麗斯特 節選
譯者序 無論是從古至今的人類文明興衰，還是過去兩個多世紀以來的全球經濟發展，抑或是農業及工業機械自動化的進步、能源產出與消耗的急速增長，以及日新月異的信息交流網絡在我們日常生活中的滲透，均離不開人類對材料本質的認知及對材料日趨精密與復雜的應用。如今，材料與能源、信息共同構成了支撐人類現代社會及經濟發展的三大支柱。 然而,“材料科學與工程（MSE）”這一學科概念卻是在20世紀60年代才被獨立提出的。在此之前，材料相關的科學技術研究以及人才培養被細分為冶金、機械、金屬、陶瓷、電子、高分子以及化工等多個專業領域，直到20世紀80年代中后期，歐美各國的高校才開始逐漸出現完整的材料科學與工程這一獨立學科與專業。我國更是在20世紀末期才將材料科學相關的人才培養從細分模式轉變成綜合培養模式，這一改變使得該學科人才能夠更好地適應當今前沿科技的發展，而不是局限于某個細分的領域，并且能夠根據個人的愛好及社會經濟發展對材料應用的需求靈活變化。“材料科學與工程基礎”作為現今高等教育材料專業學生的專業基礎必修課，通過對“材料科學”，亦即“為什么”，以及“材料工程”，亦即“怎樣做”的學習，為學生建立起材料物質結構、性質、加工及使用性能間的相互聯系并由此形成扎實的材料科學與工程知識體系，為學生們進一步深入研究探索材料科學或更有效地在實際工業生產中應用材料提供基礎。 隨著《國家中長期教育改革與發展規劃綱要（2010—2020年）》對應用型、復合型和國際化人才培養提出的更高要求，在材料科學與工程專業培養與國際接軌的高素質人才勢在必行。由美國猶他大學的Dr. William D. Callister所著的Materials Science and Engineering: An Introduction及Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach這套教材在美國幾乎被全部高校的材料類專業選用作為本科生教材，在新加坡、韓國、日本等國家和我國臺灣、香港地區的材料學科基礎教育中也得到了廣泛應用。Dr. Callister曾于2006年訪問了北京工業大學，并與“材料科學基礎”本科課程教學團隊深入探討了課程設置、學生學習指導以及習題選用等方面的問題。本課程教學團隊也在近十年的本科“材料科學基礎”課程的雙語教學工作中嘗試選用了Dr. Callister所著的這本教材，并得到了同學們的廣泛好評。經過多年的建設，目前北京工業大學“材料科學基礎”課程已經被評為國家級雙語教學示范課以及北京市精品課程。 此次化學工業出版社征得了著者的同意，我們組織團隊翻譯了2013年新出版的Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach, 4th ed.一書。該版改變了原有的傳統編寫方式，采用“集成”的方式，即在展開某種特定的結構/性質/使用性能的討論之前，先全面介紹三大類材料的某一特定的結構、性質及使用性能。這種新的編寫方式有利于讓學生們逐漸認識并欣賞不同材料之間結構與性質的區別，并且在考察材料性質與加工工藝時的關系時能夠全面地考慮到所有的材料類型。 該版教材的語言簡潔易懂，條理清晰，特別適于具有基本高等數學、物理以及化學基礎知識的大學生閱讀與學習，同時也可作為材料科學愛好者的自學輔導用書，而且各個章節循序漸進的展開方式也值得從事材料科學教學工作的教師們借鑒。特別是，教材中各章節有明確的教學目標以及教學內容對學生在材料科學與工程專業畢業要求達成方面的支撐指標點，符合美國工程技術認證委員會（ABET）對專業認證的要求。教材共分為20個章節，內容設計上由易到難，前12個章節側重于介紹材料科學相關基礎理論，建議同學們依序閱讀，而后8個章節則側重于材料工程應用方面的問題，可以根據自己的需要有選擇性地進行學習。在大多數章節后，該版教材新增了一系列的工程應用問題，要求學生根據所學知識用Excel等工具解決實際工程問題。此外，在WileyPLUS中添加了數學技巧復習，進而幫助同學們更好地理解材料科學問題，并運用數學工具解決材料科學與工程問題。 本譯著旨在幫助同學們跨越英文原版教材在閱讀過程中可能遇到的語言障礙，幫助同學們更好地理解材料科學與工程基礎知識，同時獲得材料科學與工程專業國際實質等效的教育。但盡管如此，我們仍建議同學們對本譯著的閱讀還應以英文原著為依托，以便于同學們在研讀過程中能夠不斷積累起中英文專業詞匯與概念，為日后進行更深更廣的閱讀以及國際化研究奠定基礎。 北京工業大學材料學院的郭福、馬立民、崔麗、楊曉軍、舒雨田、漢晶以及劉思涵、王雁、趙雪薇、趙然等研究生參與了本書的翻譯、整理等工作。“材料科學基礎”課程教學團隊的馬捷、宋曉艷、王為、嚴建華、鄒玉林教授以及美國密歇根州立大學化工與材料科學系的Andre Lee教授也在本書翻譯過程中提出了寶貴的建議和意見。譯者團隊還特別感謝北京工業大學材料學院、學校教務處以及化學工業出版社對本教材翻譯出版的大力支持。由于我們水平有限，不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。 譯 者 2014年12月于北京工業大學 序言 在材料科學與工程第四版書中保留了之前版本的目標與方法。 **個，而且*主要的目標是以適當的水平給剛學完微積分、化學和物理課程的大學/學院學生介紹基本原理。為了實現這個目標，對于**次接觸材料科學與工程課程的學生，我們盡量使用學生們熟悉的術語，當然也要定義并解釋他們所不熟悉的術語。 第二個目標是以從簡單到復雜的邏輯順序介紹學科問題。每個章節都是以其前一章為基礎展開的。 第三個目標，或者說我們努力保持貫穿全文的理念是如果有主題或概念值得深入探討，那么我們會充分詳細地探討，使得學生有機會充分了解它，而不必參考其他資料；另外，在大多數情況下，我們會提供一些實用的相關資料。討論的目的是對問題更清楚明了，并且開始在適當水平上了解。 第四個目標是書中包含的特色會促進學習的過程。以下是一些學習輔助。 大量插圖和照片，提供可視化參考； 每章設有學習目標，將學生的注意力集中在應該學到的知識； “為什么學習……”和“重要材料”，提供相關主題討論； “概念檢查”是檢測學生們是否在概念水平上理解了學科問題； 關鍵術語和描述性關鍵公式在頁面邊緣標出，可以快速參閱； 每章*后的課后練習題是為了進一步提高學生對概念的理解及加強對能力和技巧的培養； 部分練習題的答案可以讓學生們自我檢查； 詞匯表、符號表和參考書幫助對學科問題進行理解。 第五個目標是通過使用適用于多數工程專業教師和學生的嶄新技術提高教學和學習過程。 文章結構 材料科學與工程有兩個常用的方法—一個是我們稱為“傳統”的方法，另一個是多數所指的“集成”方法。集成方法是指在展開某一種材料結構、特征、性質討論之前，先介紹所有三大類材料的特定結構、特征或性質，這就是本書陳述的順序，可用下面的示意圖表示。 結構 缺陷 擴散 力學性能 金屬 金屬 金屬 金屬 陶瓷 陶瓷 陶瓷 陶瓷 聚合物 聚合物 聚合物 聚合物 一些教師會選擇這種方法有以下原因：①學生會注意并了解不同材料類型的特征與性能的差異；②在考慮性能和工藝時，應該包含所有的材料類型。 傳統方法是先介紹金屬的結構、特征、性能，再類比討論陶瓷材料和聚合物材料的特征和性能。Dr. William D. Callister出版的Materials Science and Engineering：An Introduction，Eighth Edition一書中是按照這種方法介紹的。 此版本新內容 新的、修正的內容 本書第四版做了若干重要的變化。一個*明顯的變化是補充修改了若干新的章節，以及修改、擴展了其他章節。新的章節、討論如下。 半導體材料中的擴散（6.6節）。 快閃存儲器或閃存（12.15節）。 第20章中重要材料部分的“生物可降解和生物可再生高分子/塑膠材料”。 工程原理大多數章節的課后練習題出現在*后的課后練習題部分，并且給學生機會練習解答與工程原理考試內容相近的練習題。 WileyPLUS中的數學技巧復習。教師們向我們反映說大多數情況下學生們并不會在理解材料科學概念的過程中遇到困難，而是在解決材料科學問題中記憶和使用他們已學的數學技巧時有一定障礙。回顧WileyPLUS中數學技巧的內容包括： 閱讀內容； 辦公時間視頻—與數學相關的關鍵概念和題目的討論視頻； 實踐互動； 問題分配。 修改、擴展的章節包括如下內容。 進一步討論了納米材料（1.5節）。 更全面地講解了六方晶胞晶向和三軸晶系向四軸晶系轉換（3.13節）內容。 修改了韌性（7.6節）和斷裂韌性測試（9.8節）的內容。 修改并擴展了陶瓷硬度和硬度測試（7.17節）的內容。 擴展了鈦合金（13.3節）的內容。 將第15章“網球中的納米復合材料”的重要材料部分更新，變為“納米復合材料阻隔涂層”。 更新了磁存儲器（硬盤設備和磁帶，18.11節）內容。 更新及修改了第20章（材料科學與工程的經濟、環境和社會問題），特別是回收再利用部分。 修改了章節*后總結，作為學習指導更好地為學生服務。 每章*后有一個重要公式匯總表。 每章*后有一個符號匯總表。 增加了新的開章照片和布局，著眼于材料科學應用，來吸引學生，并激勵他們渴望更多地了解材料科學。 實際上所有需要進行計算的作業題都是新的。 工藝、結構、性能、應用的相互關系 本版書有一個貫穿始終的新特點，就是四種不同材料：鋼鐵合金、玻璃-陶瓷、聚合物纖維和硅半導體的工藝、結構、性能和應用之間相互關系。這個概念的要點在第1章（1.7節），包括“項目時間表”的介紹。時間表記錄位置（按章）的講述涉及了四種材料類型中某一種的工藝、結構、性能和應用。 這些章節的*后也包含了概念圖的總結，概念圖涉及至少一種類型材料的工藝、結構、性能和/或工藝方面的討論。 重要材料 重要材料部分我們討論了相似有趣的材料及其應用。這些部分增加了一些相關的專題報道，并且在本書大多數章節中都有。包括如下內容。 碳酸飲料容器（第1章）； 水（結冰后體積膨脹）（第2章）； 碳納米管（第3章）； 錫（及其同素異形轉變）（第3章） 催化劑（表面缺陷）（第5章）； 集成電路互連鋁線（第6章）； 收縮包裝聚合物薄膜（第8章）； 無鉛釬料（第10章）； 形狀記憶合金（第11章）； 導電鋁線（第12章）； 歐元硬幣所用金屬合金（第13章）； 壓電陶瓷（第13章）； 酚醛臺球（第13章）； 納米復合材料阻隔涂層（第15章）； 殷鋼及其他低膨脹系數合金（第17章）； 用于變壓器鐵芯的鐵-硅合金（第18章）； 發光二極管（第19章）； 生物可降解和生物可再生高分子/塑膠材料（第20章）。 機械工程學科特殊模塊 學科特殊模塊為標注在書上的網址（學生之友網址：www.wiley.com/college/callister）。這個模塊討論了沒有印在書中的與機械工程相關的材料科學或工程。 書中印出了所有作業練習題 先前版本中，每章*后大約有一半的作業練習題只以電子形式出現（即只在書上網址出現）。此版書將所有的作業練習題都印在了書中。 案例分析 此版本收集了先前版本出現的案例分析，而現在發布在書庫的書上網址（學生之友網址）。書庫中案例如下。 扭轉應力下圓軸的材料選擇； 汽車氣門彈簧； 汽車后橋的失效； 人工全髖關節置換術； 防化服。 學生學習資源（www.wiley.com/college/callister） 書上網站（在學生之友網址下面）也有一些補充的重要教學要素，包括如下內容。 1.VMSE：虛擬材料科學與工程。這是一個輔助先前版本軟件程序的擴展版。有以下組成部分。 互動式模擬和動畫：增強材料科學與工程中關鍵概念的了解。例如，學生可以在一個類似三維環境下看到并調整分子，以更好地設想并理解分子結構。以下截圖（與先前頁面出現的圖相似）就是讀者在VMSE中能夠看到并調整的效果。 材料性能、成本數據庫：這個數據庫是在材料性能和成本的基礎上幫助對材料進行選擇。數據庫包含的數據為電子數據表形式，有177種不同的材料，事實上，同組材料在本書附錄B和附錄C也有。 無論是文章中還是練習題中，VMSE的補充貫穿始終，書的邊緣（有些邊緣會以VMSE截圖形式補充）的小圖標表示包含相關的模塊。這些模塊及其相應圖標如下所示。 學生們可以通過書上網址：www.wiley.com/college/callister進入VMSE。 2.概念檢查題的答案。學生們可以進入網站來獲得概念檢查問題的標準答案。 3.擴展學習目標。有一個比每章開端列出的更廣泛的學習目標。這些學習目標引導學生更深入地學習材料學科。 4.直接訪問在線自我評估測試。這是一個基于網站的評估程序，其練習題與書中的相似，是按照課本的章節有條理、有代表性出的。當用戶完成答案后，程序會立刻評分，并給錯誤的題點評。學生們可以利用這個電子資源復習課程材料，評估他或她對書中內容的掌握和理解情況。 5.學習方式索引。當應答44題的調查問卷后，能夠評估用戶學習方式偏好。 6.學生講課幻燈片。PowerPoint?幻燈片實際上與老師講課的幻燈片相同。學生組可以在幻燈片上做筆記并且打印出來。 7.機械工程學科特殊模塊。如上文所述。 教師資源 使用本書的教師可以使用教師之友網址（http：//www.wiley.com/college/callister）。進入網站并注冊后方可使用。網上包含以下資源。 1.教師答案手冊。教師答案手冊上有每章*后的所有練習題詳解（Word?格式和Adobe Acrobat?PDF格式）。 2.書中的照片、插圖和表格（即圖庫和設計好的PowerPoint幻燈片）。這些圖表均為PPT格式或JPEG格式，方便老師打印講義或準備幻燈片或轉換為他或她所需的其他格式。 3.一組PowerPoint講課幻燈片。這些幻燈片由Peter M.Anderson（俄亥俄州州立大學）制作，并由作者調試，與本書課題順序一致，其中的資料來自于本書和其他資源。教師們可以直接用這個幻燈片講課，或者根據教學需求編輯調試后使用。 4.一份課堂演示和實驗室試驗清單。書中哪些是要描述的現象和/或要講解的原理；并提供了一些能夠進一步詳細解釋的參考文獻。 5.問題轉換指導。這些指導筆記用于每個作業練習題（按順序），可能先前的版本有，也可能先前的版本沒有，如果有，其順序與指導筆記一致。大多數練習題已經改變（即習題題目中所給的參數值變了），更新的習題也在指導筆記中。 6.建議了各種工程學科的課程大綱。為了使課程有邏輯、有計劃，教師們可以參閱教學大綱指南。 7.學生學習輔助資料。另外，先前列舉的所有學生學習輔助資料在教師之友網站上有。 WileyPLUS WileyPLUS是一個具有創新性、基于研究的有效教學與學習的在線平臺。 學生可以從WileyPLUS獲得什么？ 一個以研究為基礎的計劃。WileyPLUS提供了一個在線學習的平臺，這個平臺以容易接受的框架整合了相關的資源，包括整個數字課本，可以幫助學生更有效地學習。 WileyPLUS通過將教材內容整合有序，使添加章節內容更加易于管理。 通過建立媒體、實例和樣品實踐項目的聯系，強化學習目標。 創新特色如日程表、試聽進度跟蹤和自我評估工具加強了時間的管理并強化了弱項。 一對一參與。材料科學與工程基本原理的第四版中，有了WileyPLUS，學生可以獲得24/7可用資源，從而促進積極的學習成果。學生參與的相關實例（各種媒體中的）和樣品實踐項目包含： VMSE動畫和模擬（互動）； 指導在線（GO）教程問題； 概念檢查題； 數學技巧回顧。 預見性結果。每學習一段時間，學生們能評估自己的學習效果，并且獲得快速的回饋。WileyPLUS提供一份包含優勢和弱勢的詳細報告和特別的小測試，可以讓學生更加相信他們把時間用在了對的地方。有了WileyPLUS，學生們可以實時準確地了解他們付出努力的結果。 教師可以從WileyPLUS獲得什么呢？ WileyPLUS為老師們提供了可靠的、定制的資源，加強課堂上和課堂下的課程目標，了解每個學生的進步。預先準備的材料和活動幫助老師優化他們的時間。 定制課程計劃。WileyPLUS提供了獨特的學科問題專家所設計的預先準備好的課程計劃。簡單的拖拉工具就可以輕而易舉地分配課程計劃或者修改下來照應你的課程教學大綱。 預先準備的活動包括： 提問； 讀物和資源； 報告； 已印好的測驗。 課程資料和評估內容： PowerPoint講課幻燈片； 圖庫和設計好的PowerPoint幻燈片； 教師答案手冊； 數學技巧回顧； 閱讀內容； 辦公時間視頻—關鍵數學概念和題目討論視頻； 實踐互動； 問題分配—每章*后習題編號選擇提示、與原文的聯系、一個白色書寫板/顯示解題特點和教師限制解決問題的幫助。 成績冊。WileyPLUS隨時提供班級表現趨勢報告，學生使用的課程材料和距學習目標的進度，幫助通知決定和促使課堂討論。 從WileyPLUS可以獲知更多。http：//www.wileyplus.com 本站有成熟的技術，并建立在認知基礎上，WileyPLUS豐富了來自于不止20個國家的數以萬計學生的教育。 反饋 我們真誠希望可以滿足材料科學與工程領域的教師和學生的需求，因此我們懇求可以得到對此版本的反饋。意見、建議和批評都可以通過郵箱提交給我們，郵箱：billcallister@comcast.net。 感謝 由于我們承擔了此版本和先前版本的編寫任務，對于完成此教學與學習的工具，教師和學生，數不勝數的人分享了如何更有效地投入和貢獻。對于那些幫助過我們的人，我們由衷表示感謝。 我們感謝那些曾經對此書做過貢獻的人們。特別感謝肯特州立大學的Michael Salkind，他幫助我們更新并濃縮若干章節的重要材料。另外，我們感謝Grant E.Head的專家編程能力，幫助我們編輯了虛擬材料科學與工程軟件。除此之外，我們感謝那些幫我們檢查原稿，并復查和撰寫WileyPLUS內容的人們。我們感謝這些做出寶貴貢獻的人： Arvind Agarwal，Florida International University Sayavur I.Bakhtiyarov，New Mexico Institute of Mining and Technology Prabhakar Bandaru，University of California-San Diego Valery Bliznyuk，Western Michigan University Suzette R.Burckhard，South Dakota State University Stephen J.Burns，University of Rochester Audrey Butler，University of Iowa Matthew Cavalli，University of North Dakota Alexis G.Clare，Alfred University Stacy Gleixner，San José State University Ginette Guinois，Dubois Agrinovation Richard A.Jensen，Hofstra University Bob Jones，University of Texas，Pan American Molly Kennedy，Clemson University Kathleen Kitto，Western Washington University Chuck Kozlowski，University of Iowa Masoud Naghedolfeizi，Fort Valley State University Todd Palmer，Penn State University Oscar J.Parales-Perez，University of Puerto Rico at Mayaguez Bob Philipps，Fujifilm USA Don Rasmussen，Clarkson University Sandie Rawnsley，Murdoch University Wynn A.Ray，San José State University Hans J.Richter，Seagate Recording Media Joe Smith，Black Diamond Equipment Jeffrey J.Swab，U.S.Military Academy Cindy Waters，North Carolina Agricultural and Technical State University Yaroslava G.Yingling，North Carolina State University 我們也感激贊助編輯Jennifer Welter在修訂方面的幫助和指導。 *后，我們深深地、真誠地感謝鼓勵和支持我們的家人和朋友。 WILLIAM D.CALLISTER, JR. DAVID G.RETHWISCH
材料科學與工程基礎/(美)小威廉.卡麗斯特 作者簡介
郭福，博士，教務處處長 教授，譯者1994年本科畢業、1997年碩士畢業于北京工業大學金屬材料科學與工程學系（現材料科學與工程學院）。從1997年起赴美國留學，于2001年11月在美國密歇根州立大學（Michigan State University）獲得材料科學與工程專業的博士學位。 2001年12月開始在美國密歇根州立大學電子與計算機工程系電子材料實驗室進行博士后研究工作。2003年8月回國，于2003年9月起在北京工業大學材料學院任教，2004年1月起任教授，2004年5月任博士生導師，2004年12月任材料學院黨委副書記。在美國留學及工作期間，作為美國國家科學基金、海軍科研辦公室等研究項目的主要參與者，在國外核心刊物上發表學術論文近40篇，其中2篇文章在美國知名雜志Science及英國知名雜志Nature上發表。2001年獲得美國密歇根州立大學工程院頒發的學術成果獎。2004年入選北京市科技新星計劃及教育部新世紀優 秀人才支持計劃。目前承擔國家自然科學基金、北工大青年研究基地等多項研究工作。現任美國電子、磁性及光材料專業委員會委員，美國金屬學會、材料學會、汽車工程師學會會員。目前研究的主要方向為電子封裝用新型連接材料無鉛釬料及新型能源材料熱電材料的研究。譯者相繼開創了《微電子連接技術與材料》、《工程英文寫作》等課程；同時，郭福教授還承擔了本科生《工程材料》、《電子封裝技術》、《材料專業外語》等專業課程的教學工作。譯者教授的《材料科學基礎》被評為國家 級雙語教學示范課、北京市精品課程。 譯者所承擔的所有教學課程全部采用英文教學，英文課件和英文習作，選用國際上通用前端的標準教材，并為學生親自編寫了適合課堂學習的雙語教學資料，輔助現代化多媒體教學手段，使學生受益良多。
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