本書在日本專業(yè)暢銷書《金屬の科學》基礎上譯著而成，是介紹金屬材料相關知識和應用的專業(yè)基礎叢書。全書共分９章，第１章簡要介紹了金屬材料的分類和如何獲得金屬材料以及資源等內(nèi)容，第２章介紹了金屬學的基本知識，第３章介紹了金屬變形與組織控制原理及方法，第４章介紹了結構材料和強度材料，第５章介紹了金屬功能材料，第６章介紹了金屬表面化學的相關知識，第７章介紹了各種各樣的金屬元素，第８章介紹了我們身邊所使用或見到的金屬材料，第９章對金屬的社會學相關內(nèi)容進行了簡要介紹。
中國早已成為了世界產(chǎn)品的制造大國�，F(xiàn)在中國的工廠數(shù)量比世界上任何其他國家都要多。而作為產(chǎn)品物質(zhì)基礎的金屬材料，對它的理解就成為必不可少的知識。
在我們的日常生活中，食物、金屬、塑料、纖維和紙張等構成了形形色色的日用品、電話、汽車以及各種各樣的機械產(chǎn)品，而其中的金屬制品在量上來說占據(jù)了很大部分。因此有關金屬材料的知識對我們來說就顯得非常重要。而更為重要的一點就是，現(xiàn)實中生產(chǎn)上述產(chǎn)品的所有機械裝置都是由金屬材料制成的。因此可以說，金屬材料是現(xiàn)代社會的物質(zhì)基礎。
日本版《金屬的科學》初版印刷發(fā)行于2005年，當時日本正處于世界生產(chǎn)技術水平的巔峰時期。本書的目的就是為維持日本制造業(yè)大國地位，面向?qū)W生與年輕技師而撰寫的添加了大量通俗易懂圖解的專業(yè)基礎書籍。但讀者調(diào)查結果發(fā)現(xiàn)，除了工廠集中度較高地域的購買量較高，購買人群主要為理工科的學生及相關技術人員外，令我們感到意外的是，公司的銷售人員和管理人員的購買量也很高。也就是說，對于金屬材料的深刻理解不僅僅直接受到了技術人員的關心，也同時得到了間接從事材料工作的其他人員的極大關注。因此，本書在更為詳細地闡述了金屬材料實用性能中最重要的如材料強度和加工性能等方面內(nèi)容的同時，還增加了金屬材料的使用環(huán)境評價、電化學基礎理論與應用以及在人類社會中所處的位置等相關內(nèi)容。
人類社會已經(jīng)進入了利用人工智能加速技術革新和社會變革的時代，而中國正以遠超世界的速度如超級計算機的研發(fā)等來適應這個時代變化。如何利用人工智能是人類面臨的一個巨大課題。在物質(zhì)生產(chǎn)的技術領域，也就是在我們每天的工作現(xiàn)場，則需要具有更高度的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，我們稱之為“現(xiàn)場力”。而高度的“現(xiàn)場力”則需要更為廣泛的金屬材料理論和應用基礎知識。本書就是以加強以上這些知識為目的而編寫的。
最后，為了能讓中國讀者盡快閱讀到本書，理解材料技術的博大精深，孟昭先生對該書的譯著、策劃等傾注了極大的熱情與努力。該書能在短時間內(nèi)在中國順利出版，我們對孟昭先生表示由衷的敬意和感謝。
我們衷心希望該書能受到中國廣大讀者的歡迎。希望通過對金屬材料更為廣泛和深入的理解，能為中國工業(yè)制造技術的不斷進步做出貢獻。
1 為了健康和可持續(xù)發(fā)展的地球
1．1 支撐人類社會不斷發(fā)展和進步的金屬材料
1．1．1 支撐人類物質(zhì)社會基礎的材料
1．1．2 賦予各種形狀并維持其形狀的結構材料
1．1．3 挖掘金屬的獨特個性，利用其獨特功能制備各種功能材料
1．2 獲得金屬的基本原理
1．2．1 利用化學變化，不穩(wěn)定狀態(tài)是其化學變化的根源
1．2．2 地殼中各種礦物及基本組成
1．2．3 金屬冶煉方法
1．3 維持現(xiàn)代文明社會存在和發(fā)展的金屬材料
1．3．1 金屬資源有限性指標
1．3．2 提供使用可靠性和持續(xù)性的維護保養(yǎng)
小知識
2 金屬學基本知識
2．1 原子論和熱力學的發(fā)展
2．1．1 從道爾頓的原子量表到元素周期表
2．1．2 對原子結構的理解和熱力學的發(fā)展
2．2 化學元素周期表和金屬元素
2．2．1 原子的基本構造
2．2．2 典型元素和過渡元素——金屬與非金屬
2．3 電子配置和過渡金屬
2．3．1 各元素的電子配置
2．3．2 過渡金屬具有復雜及復數(shù)的化合價
2．4 鐵與稀土類元素的磁性來源
2．4．1 鐵的磁性來源于3d軌道的同向旋轉(zhuǎn)
2．4．2 稀土元素的磁性來源于被外部電子層遮蔽的4f軌道和軌道上的電子自轉(zhuǎn)
2．5 原子集合體中的電子軌道
2．5．1 原子一旦形成集合體，其電子軌道則變成能量連續(xù)的電子能帶
2．5．2 金屬鍵結合的原子被自由電子云所包圍，不存在禁帶
2．5．3 半導體和絕緣體存在禁帶，自由電子很難翻越
2．6 自由電子與光電學特性
2．6．1 電傳導和熱傳導均來源于自由電子
2．6．2 金屬光澤也是由于自由電子的作用
2．6．3 金屬的電子釋放與光電效應
2．7 金屬結晶的特征
2．7．1 面心立方晶格（FCC）的原子排列最密集
2．7．2 密排六方（HCP）排列密度大，但點陣對稱性差
2．7．3 體心立方（BCC）排列間隙最大，但對稱性好
2．8 各種各樣的晶體結構和非晶體結構
2．8．1 共價鍵和離子鍵結合的晶體強度高，但韌性極差
2．8．2 石墨是共價鍵和范德華力的結合
2．8．3 無秩序的非晶態(tài)結構
2．9 晶格缺陷與相分離
2．9．1 溫度上升會導致晶格振動和原子間距加大
2．9．2 實際金屬結晶中含有著大量的缺陷
2．9．3 異種元素進入金屬結晶，會發(fā)生固溶或相分離
2．10 純金屬與合金的凝固
2．10．1 純金屬是在某一固定溫度下緩慢凝固
2．10．2 合金因在一定溫度區(qū)間內(nèi)凝固，因此存在濃度變化
2．10．3 無限固溶型合金相圖
2．11 共晶型合金的相圖
2．11．1 固相元素如果無法固溶則形成兩相分離
2．11．2 共晶組織是在一定溫度下凝固形成的層狀組織
2．11．3 共晶成分以外形成初晶和共晶的混合組織
2．12 金屬間化合物和多元系相圖
2．12．1 純金屬中有可能會出現(xiàn)難以預想的中間化合物
2．12．2 各種類型的相圖
2．13 合金的自由能曲線
2．13．1 純物質(zhì)的自由能和相變
2．13．2 利用自由能（G）曲線理解合金相圖
2．14 鐵一碳相圖
……
3 金屬變形與組織控制
4 結構材料和強度材料
5 金屬功能材料
6 金屬表面化學
7 各種各樣的金屬元素
8 我們身邊的金屬
9 金屬的社會學
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