合金的形状记忆效应与超弹性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:蔡伟

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2002-1-1

价格:30.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787118026276

丛书系列:

图书标签:

• 学科
• 形状记忆合金
• 超弹性
• 材料科学
• 合金物理
• 相变
• 热力学
• 力学性能
• 智能材料
• 功能材料
• 金属材料

晶体结构与宏观力学行为的交织：固体材料的界面现象研究 本书简介 本书深入探讨了固体材料，特别是金属和陶瓷材料中，微观晶体结构演变与宏观力学响应之间的复杂相互作用。我们的核心关注点在于材料在不同外部载荷（如温度、应力、应变）作用下，其内部结构，特别是晶界、孪晶界以及位错网络所发生的动态重构，如何决定最终的宏观力学性能，如屈服强度、加工硬化特性、疲劳寿命以及断裂韧性。本书旨在为材料科学家、工程师以及从事先进结构材料研发的科研人员提供一个跨越微观尺度至宏观尺度的统一视角。 第一章：本构关系与结构基础的重构 本章首先回顾了经典塑性理论的局限性，指出传统的连续介质力学模型在描述材料从弹性向塑性转变的过渡区域，以及在存在显著微观结构异质性时的不足。我们引入了基于晶体塑性理论（Crystal Plasticity Theory）的框架，强调了滑移系的选择、Schmid因子在确定材料初始屈服行为中的关键作用。 随后，我们将重点转向材料的微观结构表征技术。聚焦于高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和同步辐射X射线衍射技术，用以捕捉材料在原位（in-situ）加载条件下的实时结构变化。详细阐述了如何通过电子背散射衍射（EBSD）技术，精确量化材料内部的晶粒取向分布、晶界能分布，以及由此引起的内部应力梯度。 本章的核心论点是：宏观应力-应变曲线的每一个拐点，都对应着材料内部特定微观结构事件的触发，例如位错的交割、晶界的滑动或转动。我们建立了描述这些事件发生概率的统计模型，为后续章节分析复杂形变机制奠定理论基础。 第二章：缺陷动力学与加工硬化机制的非线性演变 材料的强化过程，即加工硬化，本质上是位错群集和相互作用的动力学结果。本章超越了经典的Orowan方程，深入探讨了高应变率下位错源的激活与湮灭过程。 我们详细分析了不同晶体结构（面心立方、体心立方和密排六方）中，位错缠结模式的差异如何影响材料的应变路径。特别关注了多晶体材料中，晶粒间的应力传递机制。通过离散元模拟（Discrete Element Method, DEM）和晶体塑性有限元法（CPFE），我们模拟了晶粒边界对位错运动的“钉扎”效应，以及由此产生的晶粒内部的非均匀应变场。 此外，本章对“变形孪晶”作为一种特殊的应变协调机制进行了深入剖析。阐述了在特定材料体系（如镁合金、高熵合金）中，孪晶的成核、扩展和转交对降低材料脆性、提高塑性加工极限的重要意义。我们量化了孪晶界作为新的障碍物对后续位错运动的阻碍作用，从而解释了某些材料在特定温度和应变速率下出现的“多峰”加工硬化现象。 第三章：界面工程与晶界工程对力学性能的调控 晶界是材料中最活跃的区域之一，其结构和化学成分直接决定了材料的电、热、力学性能。本章聚焦于如何通过先进的合成技术，如快速凝固、粉末冶金以及定向凝固，来设计具有特定功能的晶界网络。 探讨了不同类型的晶界（小角度界、大角度界、高能界）对裂纹萌生和扩展的影响。我们基于面内应力状态，分析了晶界扩散对晶界弱化的贡献，以及在高温蠕变过程中，晶界滑移和晶界扩散协同作用的物理图像。 本书提出了“晶界工程”的概念，即主动调控晶界能谱分布，以实现性能的最优化。例如，通过引入第二相粒子或特定元素在晶界处的偏析，可以有效抑制晶界扩散，提高材料的耐高温性能，同时调控晶界的吸收或钉扎位错的能力，以平衡材料的强度和延展性。通过对镍基超合金中$gamma/gamma'$界面应力演化模型的修正，我们展示了界面设计在提升极端环境下材料服役可靠性中的潜力。 第四章：疲劳损伤的微观累积与断裂过程的尺度效应 疲劳是导致结构失效的主要原因之一。本章将疲劳损伤的形成过程分解为亚临界损伤累积阶段和裂纹萌生、扩展阶段。 详细分析了疲劳加载循环下，表面和近表面区域的塑性滚移（Plastic Ratcheting）如何导致应变局域化，从而形成滑移带（Persistent Slip Bands, PSBs）。我们采用原位拉伸-压缩疲劳测试，结合原子力显微镜（AFM）观测，量化了PSBs的横向扩展速率与疲劳寿命之间的幂律关系。 对于裂纹扩展部分，本书引入了基于断裂韧性参数（如$J$积分和应力强度因子）的尺度效应分析。重点讨论了晶粒尺寸对疲劳裂纹尖端塑性区尺寸的影响，以及粗大晶粒对疲劳裂纹偏转（Crack Deflection）和桥接（Crack Bridging）能力的增强作用。我们提出了一种考虑微观组织演变的疲劳寿命预测模型，该模型能够更准确地预测在复杂载荷谱下的材料损伤累积。 第五章：先进合成方法对新型结构材料的塑性行为影响 本章将理论和分析工具应用于当前研究热点——先进结构材料，如高熵合金（HEAs）和先进高强钢。 对于高熵合金，我们重点研究了“迟滞滑移”（Lattice Friction）和“本征性无序”（Intrinsic Disorder）如何影响其在低温下的脆性转变行为。通过量化等效滑移长度和局部应变梯度，解释了HEAs中观察到的高强度和优异的断裂韧性并存的现象。 对于先进高强钢（如贝氏体钢和马氏体钢），本书关注了残余奥氏体（Retained Austenite）在变形过程中的相变诱导塑性（TRIP效应）。我们通过热力学驱动力分析，建立了残余奥氏体含量、晶粒尺寸与TRIP诱发应变之间的定量关系，揭示了如何通过热机械处理来优化这一机制，从而在保证高强度的同时，显著提升材料的抗冲击和抗疲劳性能。 本书的最终目标是构建一个多尺度、多物理场的耦合模型，用以指导新一代具有特定力学行为和极端环境适应性的结构材料的设计与制造。

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这本书的价值，绝不仅仅体现在其学术深度上，更在于它对实际工程应用的广阔视野。我发现，作者在阐述理论的同时，从未忘记将这些知识与现实世界中的工程挑战和解决方案紧密联系起来。比如，当谈到某种特定合金在特定温度下的响应时，作者马上就会紧接着讨论这种响应在传感器设计或生物医用器械制造中的潜在应用。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的良性循环，使得整本书读起来充满了活力和前瞻性。对于我这样的实践工作者来说，这无疑是一本极具操作指导意义的工具书，它不仅告诉我“是什么”，更重要的是，它在启发我思考“如何做”和“未来可以怎么做”。细节处理得非常到位，几乎每一个重要的实验现象都有对应的理论支撑，令人信服。

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我得说，这本书的编排简直是一场精妙的叙事。它没有急于抛出最核心的结论，而是采取了一种循序渐进的叙事策略。从基础的晶体学知识讲起，逐步过渡到热力学驱动力，最后才引出那些令人惊叹的性能表现。这种结构安排，极大地降低了阅读的陡峭程度。我特别欣赏作者在每一个关键转折点上所做的详尽铺垫，仿佛是一位经验丰富的向导，带着你在知识的迷宫中稳步前行，而不是直接把你扔到中心让你自生自灭。阅读过程中，我经常会停下来，重新回味前一页的内容，因为作者巧妙地埋下了伏笔，使得后续的解释豁然开朗。这种阅读体验，远超出了我阅读一般技术文献的预期，它更像是一部关于材料“变形艺术”的史诗，充满了智慧和严谨。

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从一个纯粹的“技术爱好者”的角度来看，这本书成功地将一个听起来很“硬核”的领域，描绘成了一幅充满魅力的科学画卷。它没有故作高深地使用晦涩的行话，而是用一种近乎诗意的精确性来描述物质世界的微妙变化。阅读过程中，我能感受到作者对材料本身那种深深的热爱和敬畏，这种情感通过文字自然流淌出来，极大地感染了读者。它激发了我重新审视身边那些看似寻常的金属制品的欲望，开始思考它们在看不见的尺度上究竟经历了怎样一番“内部舞蹈”。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种科学思维方式的熏陶，它教会我如何用更细致、更具探索精神的目光去观察和理解我们所处的物理世界。

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这本书，哇，简直是打开了我对材料科学世界的一扇新大门！我原本以为我对金属的了解仅限于那些硬邦邦、冷冰冰的印象，但读了它之后，我才发现材料内部蕴藏着多么惊人的“生命力”。尤其是作者对宏观现象背后微观机制的深入剖析，那种层层递进、抽丝剥茧的论述方式，让人读起来酣畅淋漓。它不仅仅是堆砌了大量的实验数据和理论公式，更重要的是，它将复杂的物理化学过程以一种极富条理和逻辑性的方式呈现出来，即便是初次接触这些概念的读者，也能在作者的引导下，逐步建立起清晰的认知框架。特别是关于不同晶体结构如何影响材料整体性能的章节，作者的解读非常到位，不再是枯燥的教科书式描述，而是充满了洞察力，让人忍不住想去探究更多。这种将深奥理论变得易于理解的能力，是衡量一本优秀专业书籍的关键标准之一，而这本书无疑做到了。

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说实话，这本书的排版和图表质量也值得称赞。在处理如此密集的专业信息时，清晰的视觉呈现至关重要，而这本书在这方面做得非常出色。无论是相变过程的示意图，还是复杂的应力-应变曲线，都绘制得极其精准和美观。很多时候，一张高质量的图表胜过千言万语的文字描述，这本书深谙此道。我尤其喜欢它在讨论动态行为时所采用的时间序列图，那些微妙的斜率变化和拐点，通过视觉化被放大了，让人对材料的瞬时反应有了更直观的感受。如果图表质量低劣，再好的理论内容也会大打折扣，但在这本书里，图形本身就是一种强大的教学工具，它们与文字内容相辅相成，共同构筑了一个立体、可触摸的知识体系。

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最后的presentation做得挺不错，交流的summer school居然还有点舍不得啊

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