Giới thiệu về Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu - Tái bản lần thứ 8 của Callister và Rethwisch

Tìm hiểu về khoa học và kỹ thuật vật liệu qua cuốn sách Callister Rethwisch 8ed, Wiley 2010, cung cấp kiến thức cơ bản và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: William D. Callister
• Trường học: The University of Utah
• Chuyên ngành: Materials Science and Engineering
• Đề tài: Giới thiệu về Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu - Tái bản lần thứ 8
• Loại tài liệu: textbook
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hoboken

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Tái bản lần thứ 8

Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, đóng vai trò then chốt trong sự phát triển công nghệ hiện đại. Tái bản lần thứ 8 của cuốn sách này mang đến những cập nhật mới nhất về lý thuyết và ứng dụng của vật liệu. Cuốn sách không chỉ cung cấp kiến thức cơ bản mà còn mở rộng đến các khía cạnh tiên tiến của vật liệu mới, giúp sinh viên và các nhà nghiên cứu nắm bắt được xu hướng hiện tại trong ngành.

1.1. Tầm quan trọng của Khoa học Vật liệu trong công nghệ

Khoa học Vật liệu là nền tảng cho nhiều lĩnh vực công nghệ, từ điện tử đến y học. Sự phát triển của các vật liệu mới như graphene và vật liệu nano đã mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu và ứng dụng.

1.2. Nội dung chính của cuốn sách

Cuốn sách bao gồm các chủ đề từ cấu trúc vật liệu, tính chất vật lý, đến các phương pháp chế tạo và ứng dụng thực tiễn. Mỗi chương được thiết kế để xây dựng kiến thức từ cơ bản đến nâng cao.

II. Những thách thức trong Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu hiện nay

Ngành Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm việc phát triển vật liệu bền vững và thân thiện với môi trường. Các vấn đề như ô nhiễm và sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tìm ra giải pháp mới. Cuốn sách này đề cập đến những thách thức này và cách mà ngành vật liệu có thể đóng góp vào việc giải quyết chúng.

2.1. Vấn đề ô nhiễm và tài nguyên

Sự gia tăng ô nhiễm từ các quá trình sản xuất vật liệu đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Cần có các nghiên cứu để phát triển vật liệu tái chế và giảm thiểu chất thải.

2.2. Cạnh tranh trong nghiên cứu vật liệu

Cạnh tranh giữa các quốc gia trong nghiên cứu và phát triển vật liệu mới đang gia tăng. Điều này thúc đẩy sự đổi mới và cải tiến trong ngành, nhưng cũng tạo ra áp lực lớn cho các nhà nghiên cứu.

III. Phương pháp nghiên cứu trong Khoa học Vật liệu

Cuốn sách cung cấp các phương pháp nghiên cứu hiện đại trong Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, bao gồm các kỹ thuật phân tích và mô phỏng. Những phương pháp này giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất của vật liệu.

3.1. Kỹ thuật phân tích vật liệu

Các kỹ thuật như quang phổ, nhiễu xạ và phân tích nhiệt được sử dụng để xác định tính chất của vật liệu. Những kỹ thuật này cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển vật liệu mới.

3.2. Mô phỏng và mô hình hóa vật liệu

Mô phỏng máy tính giúp dự đoán hành vi của vật liệu dưới các điều kiện khác nhau. Điều này rất quan trọng trong việc thiết kế vật liệu với tính chất mong muốn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Khoa học Vật liệu

Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu có nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày, từ sản xuất điện thoại thông minh đến thiết kế vật liệu xây dựng. Cuốn sách này trình bày các ví dụ cụ thể về cách mà vật liệu mới đang được áp dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

4.1. Vật liệu trong công nghệ điện tử

Vật liệu bán dẫn và vật liệu cách điện là những thành phần quan trọng trong thiết bị điện tử. Sự phát triển của vật liệu mới giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của các thiết bị này.

4.2. Vật liệu trong y học

Vật liệu sinh học đang được sử dụng rộng rãi trong y học, từ cấy ghép đến thiết bị y tế. Những nghiên cứu về vật liệu mới giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

V. Kết luận và tương lai của Khoa học Vật liệu

Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Các nghiên cứu về vật liệu mới và công nghệ sản xuất tiên tiến sẽ mở ra nhiều cơ hội mới. Cuốn sách này không chỉ cung cấp kiến thức mà còn khuyến khích sự sáng tạo và đổi mới trong ngành.

5.1. Xu hướng nghiên cứu trong tương lai

Các xu hướng như vật liệu thông minh và vật liệu nano sẽ tiếp tục được nghiên cứu. Những vật liệu này có khả năng thay đổi theo điều kiện môi trường, mở ra nhiều ứng dụng mới.

5.2. Tầm quan trọng của giáo dục trong Khoa học Vật liệu

Giáo dục và đào tạo trong Khoa học Vật liệu là rất quan trọng để chuẩn bị cho thế hệ nghiên cứu viên tiếp theo. Các chương trình học cần được cập nhật để phản ánh những thay đổi trong ngành.

Nội dung chính

Giáo Trình Materials Science and Engineering: An Introduction (Tái Bản Lần Thứ 8)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Materials Science and Engineering: An Introduction (Tái bản lần thứ 8), do William D. Callister, Jr. (Đại học Utah) và David G. Rethwisch (Đại học Iowa) biên soạn, được xuất bản bởi John Wiley & Sons, Inc. Trong cấu trúc chương trình đào tạo kỹ thuật bậc đại học, tác phẩm đóng vai trò là giáo trình cơ sở cốt lõi thuộc khối kiến thức kỹ thuật chung, làm cầu nối giữa các môn khoa học cơ bản với các môn chuyên ngành kỹ thuật ứng dụng.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng đến hai phương diện:

• Về khoa học vật liệu (Materials Science): Khảo sát và thiết lập mối quan hệ định lượng giữa cấu trúc bên trong (từ cấp độ hạ nguyên tử, nguyên tử, vi mô đến vĩ mô) và các tính chất cơ, lý, hóa của vật liệu.
• Về kỹ thuật vật liệu (Materials Engineering): Ứng dụng các quy luật cấu trúc – tính chất để thiết kế cấu trúc vật liệu nhằm đạt được các tập hợp đặc tính định trước, phục vụ quy trình chế tạo chi tiết kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình vận hành theo nguyên tắc logic tuyến tính: xây dựng từ các khái niệm đơn giản đến phức tạp. Mỗi chương mới đều kế thừa và phát triển từ nền tảng của các chương trước. Điểm đặc sắc về phương pháp luận của giáo trình là mô hình tương quan bốn thành phần: Chế tạo/Xử lý (Processing) – Cấu trúc (Structure) – Tính chất (Properties) – Hiệu năng (Performance). Khung tương quan này được cụ thể hóa bằng hệ thống sơ đồ tiến trình (topic timelines) xuyên suốt cho bốn nhóm vật liệu đại diện: hợp kim thép, gốm thủy tinh, sợi polyme và chất bán dẫn silic.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình gồm 22 chương cùng hệ thống chuyên đề trực tuyến, bao quát toàn diện các nhóm vật liệu kỹ thuật:

1. Cấu trúc nguyên tử và liên kết liên nguyên tử (Chương 2): Khảo sát mô hình nguyên tử Bohr và cơ học sóng, phân loại liên kết sơ cấp (ion, cộng hóa trị, kim loại) và liên kết thứ cấp (van der Waals, liên kết hydro), thiết lập đường cong thế năng tương tác giữa các nguyên tử.
2. Cấu trúc chất rắn tinh thể và khuyết tật (Chương 3 & 4): Trình bày các ô cơ sở tinh thể kim loại (FCC, BCC, HCP), tính toán mật độ lý thuyết, hệ thống tinh thể học (chỉ số Miller cho điểm, hướng, mặt phẳng), nhiễu xạ tia X, cùng các dạng sai hỏng mạng (khuyết tật điểm, lệch mạng, biên hạt, độ hạt).
3. Hiện tượng khuếch tán và cơ tính kim loại (Chương 5, 6 & 7): Phân tích định luật Fick I và Fick II về khuếch tán ở trạng thái dừng và không dừng; khảo sát ứng suất – biến dạng, độ bền kéo, độ cứng; làm rõ cơ chế biến dạng dẻo do trượt lệch mạng và các biện pháp hóa bền (hóa bền biên hạt, hóa bền dung dịch rắn, biến cứng nguội).
4. Phá hủy và suy thoái vật liệu (Chương 8 & 17): Trình bày nguyên lý cơ học nứt gãy, độ dai phá hủy phẳng ($K_{Ic}$), quy luật mỏi vật liệu (đường cong $S-N$), hiện tượng dão (creep); cơ chế ăn mòn điện hóa kim loại và sự thoái hóa của polyme.
5. Giản đồ pha và chuyển pha (Chương 9 & 10): Hệ thống hóa quy tắc pha Gibbs, phân tích giản đồ pha hai cấu tử (hệ cùng tinh, hệ đồng hình), giản đồ sắt – cacbon ($Fe-Fe_3C$), động học chuyển biến pha, giản đồ đẳng nhiệt TTT và nguội liên tục CCT, cấu trúc mactenxit ram.
6. Vật liệu gốm, polyme và composite (Chương 12, 13, 14, 15 & 16): Cấu trúc mạng tinh thể gốm, cơ chế đứt gãy giòn; cấu trúc phân tử mạch polyme, độ kết tinh, nhiệt độ chuyển dịch thủy tinh ($T_g$); nguyên lý gia cường trong composite cốt hạt và cốt sợi (CFRP, GFRP).
7. Các tính chất chức năng và vấn đề kinh tế - môi trường (Chương 18, 19, 20, 21 & 22): Dẫn điện theo lý thuyết dải năng lượng, bán dẫn nội sinh/ngoại sinh; tính chất nhiệt, từ tính, quang học; phân tích vòng đời sản phẩm, kinh tế học vật liệu và công nghệ tái chế.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết mô hình cấu trúc: Mô hình sóng hạt của electron, 4 số lượng tử, mạng tinh thể Bravais, vector Burgers của lệch mạng.
• Nguyên lý nhiệt động và động học: Quy tắc pha Gibbs, phương trình Arrhenius trong khuếch tán, phương trình Avrami trong động học chuyển pha.
• Khung phân tích cơ học phá hủy: Cơ học nứt gãy đàn hồi tuyến tính (LEFM), tiêu chuẩn ứng suất tới hạn nứt gãy Griffith, quy tắc tích lũy tổn thương mỏi.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Chuyển đổi hệ tọa độ tinh thể học ba chỉ số sang bốn chỉ số cho mạng lục giác, xác định thành phần pha và tỷ lệ pha theo quy tắc đòn bẩy (lever rule), tính toán thông số mạng và mật độ tinh thể học.
• Kỹ năng phân tích thực nghiệm: Đọc hiểu ảnh tổ chức tế vi qua kính hiển vi quang học (OM), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và truyền qua (TEM); giải đoán giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD); phân tích biểu đồ kéo nén và dữ liệu mỏi.
• Năng lực ứng dụng và thiết kế: Lựa chọn vật liệu dựa trên biểu đồ tương quan tính chất (Ashby charts), áp dụng hệ số an toàn thiết kế ($N$) và tính toán ứng suất làm việc cho phép ($\sigma_w$).

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình thiết lập hệ thống sư phạm đồng bộ nhằm tối ưu hóa khả năng tiếp thu của sinh viên:

• Cấu trúc bài giảng phân đoạn: Mỗi chương mở đầu bằng mục tiêu học tập cụ thể (Learning Objectives) và mục "Why Study?" nhằm liên hệ trực tiếp kiến thức lý thuyết với các bài toán kỹ thuật thực tế (như ứng dụng của cấu trúc màng bọc co, vỏ lon đồ uống bằng nhôm, kính cường lực).
• Kiểm tra khái niệm định kỳ: Hệ thống câu hỏi "Concept Check" được bố trí xen kẽ giữa các phần lý thuyết giúp người học tự đánh giá mức độ thấu hiểu bản chất hiện tượng trước khi chuyển sang nội dung kế tiếp.
• Bài tập và nghiên cứu tình huống: Cuối mỗi chương là hệ thống bài tập phong phú, chia làm hai nhóm: bài tập tính toán kỹ thuật (Questions and Problems) và bài toán thiết kế (Design Problems). Thư viện nghiên cứu tình huống (Case Studies) trực tuyến cung cấp các trường hợp kỹ thuật điển hình:
  • Lựa chọn vật liệu cho trục hình trụ chịu xoắn (Torsionally Stressed Cylindrical Shaft).
  • Phân tích hư hỏng cầu sau xe ô tô (Failure of an Automobile Rear Axle).
  • Lựa chọn vật liệu cho khớp háng nhân tạo (Artificial Total Hip Replacement).
  • Vật liệu đóng gói vi mạch tích hợp (Integrated Circuit Packages).
• Tích hợp công nghệ hỗ trợ: Phần mềm tương tác VMSE (Virtual Materials Science and Engineering) cung cấp các mô hình 3D động về cấu trúc tinh thể, cơ chế chuyển động lệch mạng và thử nghiệm kéo mẫu ảo. Hệ thống học tập số WileyPLUS hỗ trợ giảng viên tạo bài tập, theo dõi tiến độ và cung cấp công cụ tự đánh giá (Web-based self-assessment) có chấm điểm tự động.

Điểm nổi bật và cập nhật của ấn bản thứ 8

Ấn bản thứ 8 bổ sung và nâng cấp nhiều mảng kiến thức kỹ thuật quan trọng:

• Nội dung chuyên môn mới:
  • Bổ sung mục khuếch tán trong vật liệu bán dẫn (Mục 5.6).
  • Thêm phân tích về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của bộ nhớ Flash (Mục 18.15).
  • Đưa vào chuyên đề nhựa/polyme có khả năng tự phân hủy sinh học và tái tạo sinh học (Biodegradable and Biorenewable Polymers/Plastics, Chương 22).
• Mở rộng và chuẩn hóa các nội dung hiện hữu:
  • Mở rộng phạm vi phân tích vật liệu nano và phương pháp tiếp cận từ dưới lên (bottom-up nanotechnology, Mục 1.5).
  • Chi tiết hóa phương pháp xác định và chuyển đổi chỉ số hướng tinh thể học từ hệ 3 chỉ số sang hệ 4 chỉ số cho ô cơ sở lục giác (Mục 3.9).
  • Mở rộng nội dung về hợp kim titan (Mục 11.3), phương pháp đo độ cứng vật liệu gốm (Mục 12.8), công nghệ sản xuất thủy tinh tấm (Mục 13.9) và lưu trữ dữ liệu từ tính trên ổ cứng/băng từ (Mục 20.11).
• Cải tiến định dạng và công cụ:
  • Đưa toàn bộ 5 chương trước đây vốn chỉ phát hành bản điện tử vào bản in chính thức.
  • Làm mới toàn bộ hệ thống số liệu bài tập tính toán về nhà.
  • Bổ sung bảng tóm tắt công thức (Equation Summary) và danh mục ký hiệu (Summary list of symbols) tại cuối mỗi chương.
  • Cập nhật số liệu chi phí tương đối của các nhóm vật liệu kỹ thuật trong Phụ lục C (Appendix C).

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học: Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên từ năm thứ hai thuộc các nhóm ngành:
  • Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Cơ điện tử.
  • Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Luyện kim.
  • Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Vật liệu Polyme.
  • Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình.
  • Kỹ thuật Điện, Điện tử viễn thông, Kỹ thuật Y sinh.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết: Người học cần hoàn thành các học phần Giải tích (Calculus), Hóa học đại cương (Chemistry) và Vật lý đại cương (Physics) ở năm thứ nhất.
• Giảng viên đại học: Sử dụng tài liệu làm khung đề cương môn học chuẩn; khai thác bộ bài giảng PowerPoint do Peter M. Anderson phát triển, sách hướng dẫn giải chi tiết (Instructor Solutions Manual), cơ sở dữ liệu hình ảnh kỹ thuật số và danh mục thí nghiệm minh họa trên lớp.
• Kỹ sư và nhà nghiên cứu: Dùng làm tài liệu tra cứu các hằng số vật lý (Phụ lục A), thông số cơ lý tính chuẩn (Phụ lục B), cấu trúc đơn vị mắt xích polyme (Phụ lục D) và nhiệt độ chuyển pha (Phụ lục E).

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình phù hợp cho sinh viên khối ngành kỹ thuật bậc đại học từ năm thứ hai, học viên cao học cần củng cố cơ sở vật liệu học, cùng các kỹ sư thiết kế và chế tạo máy cần tài liệu tra cứu quy chuẩn.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần nắm vững toán giải tích đại số cơ bản, các nguyên lý cơ bản của nhiệt động lực học, tĩnh học và cấu tạo hóa học đại cương đã được giảng dạy ở năm thứ nhất đại học.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các giáo trình cùng lĩnh vực?

Sách áp dụng phương pháp tiếp cận thống nhất qua mô hình bốn yếu tố "Chế tạo – Cấu trúc – Tính chất – Hiệu năng" (PSPP), gắn liền từng khái niệm lý thuyết với các ví dụ thực tế cụ thể và tích hợp hệ thống phần mềm mô phỏng 3D VMSE.

4. Phương pháp tự học giáo trình này như thế nào để đạt hiệu quả?

Người học nên bám sát mục tiêu học tập (Learning Objectives) đầu mỗi chương, hoàn thành câu hỏi "Concept Check" ngay sau từng phần lý thuyết, thực hành trên mô hình mô phỏng VMSE và giải các bài tập tính toán cuối chương kèm đối chiếu đáp án chọn lọc (Answers to Selected Problems).

5. Giáo trình có những tài liệu bổ trợ nào đi kèm?

Hệ thống tài liệu bổ trợ bao gồm: phần mềm tương tác VMSE, bộ công cụ trực tuyến WileyPLUS, hệ thống chuyên đề kỹ thuật cơ khí và vật liệu sinh học trực tuyến, cùng ngân hàng nghiên cứu tình huống (Case Studies Library).

Kết luận

Giáo trình Materials Science and Engineering: An Introduction (8th Edition) của Callister và Rethwisch cung cấp khung kiến thức khoa học và kỹ thuật vật liệu tiêu chuẩn. Tác phẩm thiết lập mối quan hệ định lượng giữa cấu trúc tế vi và ứng dụng thực tiễn của bốn nhóm vật liệu cơ bản: kim loại, gốm, polyme và composite. Lộ trình học tập được thiết kế tuần tự từ nền tảng liên kết nguyên tử, tinh thể học đến công nghệ xử lý và tính chất chức năng, kết hợp hệ sinh thái bổ trợ số (VMSE, WileyPLUS, thư viện Case Studies), đáp ứng đầy đủ yêu cầu đào tạo của các chương trình kỹ thuật bậc đại học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING AN INTRODUCTION EIGHTH EDITION JWCL187_ifc_001-002.qxd 11/11/09 5:18 PM Page 1 Characteristics of Selected Elements Atomic Density of Crystal Atomic Ionic Most Melting Atomic Weight Solid, 20⬚C Structure, Radius Radius Common Point Element Symbol Number (amu) (g/cm3) 20⬚C (nm) (nm) Valence (⬚C) Aluminum Al 13 26.qxd 11/11/09 5:18 PM Page 3 Values of Selected Physical Constants Quantity Symbol SI Units cgs Units Avogadro’s number NA 6.022 ⫻ 1023 molecules/mol molecules/mol Boltzmann’s constant k 1.62 ⫻ 10⫺5 eV/atom # K Bohr magneton ␮B 9.27 ⫻ 10⫺21 erg/gaussa Electron charge e 1.8 ⫻ 10⫺10 statcoulb Electron mass — 9.987 cal/mol # K Permeability of a vacuum ␮0 1.257 ⫻ 10⫺6 henry/m unitya Permittivity of a vacuum ⑀0 8.85 ⫻ 10⫺12 farad/m unityb Planck’s constant h 6.13 ⫻ 10⫺15 eV # s Velocity of light in a vacuum c 3 ⫻ 108 m/s 3 ⫻ 1010 cm/s a In cgs-emu units. b In cgs-esu units. Unit Abbreviations A ⫽ ampere in. ⫽ inch N ⫽ newton Å ⫽ angstrom J ⫽ joule nm ⫽ nanometer Btu ⫽ British thermal unit K ⫽ degrees Kelvin P ⫽ poise C ⫽ Coulomb kg ⫽ kilogram Pa ⫽ Pascal °C ⫽ degrees Celsius lbf ⫽ pound force s ⫽ second cal ⫽ calorie (gram) lbm ⫽ pound mass T ⫽ temperature cm ⫽ centimeter m ⫽ meter ␮m ⫽ micrometer eV ⫽ electron volt Mg ⫽ megagram (micron) °F ⫽ degrees Fahrenheit mm ⫽ millimeter W ⫽ watt ft ⫽ foot mol ⫽ mole psi ⫽ pounds per square g ⫽ gram MPa ⫽ megapascal inch SI Multiple and Submultiple Prefixes Factor by Which Multiplied Prefix Symbol 9 10 giga G 106 mega M 103 kilo k 10⫺2 centia c 10⫺3 milli m 10⫺6 micro ␮ 10⫺9 nano n 10⫺12 pico p a Avoided when possible.

JWCL187_fm_i-xxiv.qxd 11/17/09 1:11 PM Page iv JWCL187_fm_i-xxiv.qxd 11/17/09 5:37 PM Page i This online teaching and learning environment integrates the entire digital textbook with the most effective instructor and student resources WRÀWHYHU\OHDUQLQJVW\OH With WileyPLUS: ‡ Students achieve concept ‡ Instructors personalize and manage mastery in a rich, their course more effectively with structured environment assessment, assignments, grade that’s available 24/7 tracking, and more ‡ manage time better ‡study smarter ‡ save money From multiple study paths, to self-assessment, to a wealth of interactive visual and audio resources, WileyPLUS gives you everything you need to personalize the teaching and learning experience. » F i n d o u t h ow t o M A K E I T YO U R S » www.com JWCL187_fm_i-xxiv.qxd 11/17/09 10:29 PM Page ii ALL THE HELP, RESOURCES, AND PERSONAL SUPPORT YOU AND YOUR STUDENTS NEED! 2-Minute Tutorials and all Student support from an Collaborate with your colleagues, of the resources you & your experienced student user find a mentor, attend virtual and live students need to get started Ask your local representative events, and view resources www.com/firstday for details! www.com Pre-loaded, ready-to-use Technical Support 24/7 Your WileyPLUS assignments and presentations FAQs, online chat, Account Manager www.com/college/quickstart and phone support Training and implementation support www.com/support www.com/accountmanager MAKE IT YOURS! JWCL187_fm_i-xxiv.qxd 11/17/09 1:11 PM Page iii EIGHTH EDITION Materials Science and Engineering An Introduction William D. Department of Metallurgical Engineering The University of Utah David G. Rethwisch Department of Chemical and Biochemical Engineering The University of Iowa John Wiley & Sons, Inc.

JWCL187_fm_i-xxiv.qxd 11/17/09 1:11 PM Page iv Front Cover: Depiction of a unit cell for the inverse spinel crystal structure. Red spheres represent O2⫺ oxygen ions; dark blue and light blue spheres denote Fe2⫹ and Fe3⫹ iron ions, respectively. (As dis- cussed in Chapter 20, some of the magnetic ceramic materials have this inverse spinel crystal structure.) Back Cover: The image on the right shows the ionic packing of a close-packed plane for the inverse spinel crystal structure. The relationship between this close-packed plane and the unit cell is represented by the image on the left; a section has been taken through the unit cell, which exposes this close-packed plane.