氧化铝陶瓷及其复合材料

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出版者:化学工业
作者:赵奕斌
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2001-1
价格:25.00元
装帧:
isbn号码:9787502532796
丛书系列:
图书标签:
  • 氧化铝
  • 氧化铝陶瓷
  • 陶瓷材料
  • 复合材料
  • 材料科学
  • 无机非金属材料
  • 结构陶瓷
  • 粉末冶金
  • 材料工程
  • 先进陶瓷
  • 纳米陶瓷
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具体描述

本专著以成分、组织、性能之间的关系为主线,系统地分析阐述了氧化铝陶瓷的化学键类与分子结构、晶体结构与晶体缺陷、相平衡与相图、扩散与相变、显微组织形成、基体的韧化及其复合材料的力学性能及微观结构研究等方面的内容。结合作者多年来对金属间化合物和氧化铝陶瓷材料的研究,对其晶体结构、制备、物理性能及其固有缺陷的基础上,运用大量的实验数据和实验原理对氧化铝陶瓷性能的提高进行了拓展性研究。内容包括氧化铝的晶体学基础、氧化铝陶瓷的制备、晶须及颗粒和纤维增韧、Fe-Al金属间化合物增强增韧、复合材料理论设计及其应用和发展等。

本书可供从事陶瓷材料研究和生产的科技人员参考,也可作为无机非金属材料专业本科、研究生教材。

《纳米结构材料的界面控制与性能调控》 内容简介 本书系统探讨了纳米结构材料在界面工程学视角下的前沿研究,重点聚焦于如何通过精确调控材料内部及表面的界面结构、化学态和能带结构,来实现对宏观性能的定制化控制。全书内容深入浅出,从基础理论到先进实验技术,再到工程应用实例,勾勒出当前纳米材料界面科学的完整图景。 第一章:界面物理化学基础与表征技术 本章首先回顾了固体物理、表面化学中关于界面形成的能带理论和热力学基础。详细阐述了不同类型界面(如晶界、相界、气-固界面、液-固界面)的结构特征及其对电子转移和物质扩散的影响。重点介绍了先进的界面表征技术,包括高分辨透射电子显微镜(HRTEM/STEM)在原子尺度界面成像方面的应用,X射线光电子能谱(XPS)对界面化学态的深度分析,以及同步辐射技术在原位(in-situ)界面反应监测中的独特优势。强调了缺陷与界面相互作用的量子力学模型。 第二章:功能梯度材料的界面设计原理 功能梯度材料(FGM)是实现多功能集成的关键载体。本章深入分析了如何设计材料内部组分和微观结构沿特定方向的连续变化,以优化材料在极端条件下的服役性能。详细讨论了梯度设计对热应力、机械应力场的重分布效应。内容涵盖了梯度结构材料的制备方法,特别是增材制造技术(如激光熔覆、定向凝固)在构建复杂梯度结构中的潜力和挑战。核心内容在于建立梯度参数与材料抗热震、抗蠕变性能之间的定量关系。 第三章:复合材料的增强机制与界面耦合动力学 本卷聚焦于先进复合材料,特别是纤维增强或颗粒增强体系中,基体与增强相之间的界面行为。详细解析了界面作为应力传递枢纽的关键作用,讨论了传统拉伸-剪切锁紧模型、化学键合模型以及扩散-反应模型对界面强度的解释力。重点研究了反应性界面的形成过程,例如在高温或化学腐蚀环境下,界面区域的二次相生成及其对整体力学性能的退化或强化效应。书中引入了分子动力学模拟(MD)方法来揭示界面粘结能随温度变化的动态过程。 第四章:能源存储器件中的电化学界面控制 在锂离子电池、固态电解质等能源存储领域,电化学界面的性能直接决定了器件的循环寿命和功率密度。本章系统梳理了电极/电解质界面的固态电解质界面(SEI)的形成、演变及其对电荷传输的阻抗效应。探讨了表面修饰层(如原子层沉积ALD涂层)对抑制界面副反应、提高界面离子电导率的策略。对于固态电池,深入分析了固-固界面接触质量的优化,包括界面压力、粗糙度对离子传输动力学的影响机制。 第五章:催化反应中的活性位点与界面电子态调控 催化剂的设计核心在于高效利用界面活性位点。本章从电子结构角度阐述了负载型金属催化剂中,金属纳米颗粒与载体材料(如氧化物、碳材料)之间的电子耦合作用如何调控金属原子的d带中心位置,进而影响吸附能和反应活化能。详细讨论了单原子催化剂(SACs)的界面构建,以及如何利用界面效应来稳定高价态活性物种。案例分析集中在CO氧化、水分解等关键反应体系的界面工程设计。 第六章:多铁性与压电材料的跨场耦合界面 本章探讨了具有多种耦合响应(如电、磁、力、热)的多铁性材料的界面行为。重点分析了在异质结结构中,通过应变工程和界面电场调控实现电学-磁学或电学-光学特性的非线性增强现象。详细介绍了薄膜生长过程中应力状态对铁电畴结构和磁畴取向的决定性影响。内容包括如何利用界面构造人工晶格,以期获得超越体相材料性能的跨场耦合效应。 第七章:先进无损检测与界面性能评估 为了验证界面设计的有效性,本章介绍了用于宏观及微观界面性能评估的先进无损检测技术。除了前述的结构表征手段外,重点介绍了声发射(AE)技术在监测复合材料内部裂纹萌生与扩展路径中的应用,以及非线性超声技术对界面粘结状态的敏感性评估。探讨了如何结合机器学习方法,从海量的界面结构数据中提取出预测材料性能的关键几何参数。 总结与展望 本书总结了界面控制在先进功能材料设计中的核心地位,展望了未来在原子尺度精准制造、复杂多界面系统智能设计以及界面稳定性预测等方面的研究方向。强调了跨学科合作(材料学、物理学、化学、信息科学)是推动未来界面材料技术突破的关键驱动力。

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用户评价

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这本书的封面设计和装帧质量实在令人眼前一亮,那种厚重的质感和清晰的字体排版,一看就知道是经过精心打磨的专业著作。我最初翻阅时,主要是被其章节目录中涉及的“新型功能陶瓷的制备工艺与性能调控”这个大方向所吸引。我个人对高熵陶瓷在极端环境下的力学响应特别感兴趣,期待书中能有深入的理论分析和详尽的实验数据来支撑新材料的设计理念。然而,这本书的侧重点似乎更偏向于传统的高性能结构陶瓷,特别是那些在高温结构件和生物医用植入领域有成熟应用的体系。我发现关于微纳尺度下晶界工程对整体韧性提升的具体模型构建和模拟结果展示相对较少,这让我有些许遗憾。尽管如此,书中对几种经典烧结助剂对致密化过程影响的详细讨论,从热力学角度剖析了原子扩散的路径依赖性,这部分内容对于理解材料的微观结构演化机制是非常宝贵的参考资料。特别是那几张复杂的相图和电子显微镜照片,细节丰富,即便是初次接触该领域的人也能从中感受到材料科学的严谨性。总的来说,作为一本面向工程应用和基础研究交叉点的参考书,它在材料的宏观性能与微观结构关联性的阐述上功力深厚。

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我对这本书中关于陶瓷材料的“环境友好型”制备路径的讨论非常感兴趣,特别是其中提及的利用固相反应替代传统熔炼法的能耗对比分析。作者非常细致地对比了传统法和新型低温烧结法在单位产出量下的碳排放量及水资源消耗,这在当前强调可持续发展的工业背景下显得尤为重要。然而,在处理生物相容性陶瓷(如羟基磷灰石)时,书中对细胞毒性和降解速率的生物学评价部分显得过于简略,仅仅列出了几个标准化的ISO测试结果,缺乏对更深层次的生物活性分子层面的讨论。比如,骨组织再生过程中,材料表面对生长因子吸附和释放的动态影响机制,这本书没有提供深入的见解。总的来说,这本书是一部非常扎实的“硬材料”教科书,它在结构完整性、热稳定性和机械强度这些传统指标上给予了足够的关注和详尽的解析,但对于材料与生物系统、与现代信息技术的交叉融合领域,其探讨深度尚有提升空间,更像是一份侧重于上世纪末到本世纪初材料工程实践的优秀总结。

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这本书的结构安排非常有意思,前三分之一聚焦于原材料的纯化和粉体制备,后面则几乎全部留给了烧结过程的动力学控制。我特别关注了有关“冷冻干燥法制备超细粉体”那一节,作者用大量的图表展示了不同表面活性剂浓度对颗粒粒径分布的影响曲线,数据详实到令人咋舌。然而,当我翻到关于材料的电学性能表征时,我发现内容相对薄弱。例如,关于铁电陶瓷的极化-电场滞后回线(P-E Loop)的分析,仅停留在定性的描述阶段,缺乏对阈值电压、剩余极化强度与晶粒取向之间定量关系的深入探讨。我期待看到更多关于介电损耗随频率变化的频率谱图分析,以及如何通过掺杂来抑制高频下的电荷捕获效应。这本书给人的感觉是,它更偏向于“制造”的实践性,而非“功能”的深度挖掘。对于那些致力于开发新型传感器或能量存储器件的工程师来说,可能需要配合其他更侧重于材料电化学性能的书籍来补充阅读。这本书的优势在于其对“如何稳定地做出均匀、高致密度的坯体”的详尽解答。

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我花了整整一个周末的时间,才把关于陶瓷基复合材料界面设计的那几章啃完,感觉就像是攀登一座知识的陡峭山峰。作者在描述纤维/基体界面处化学键合强度的调控策略时,采用了非常激进和前沿的观点,似乎在暗示传统的反应屏障设计思路已经过时。我印象最深的是关于原位反应合成SiC/SiC复合材料时,对反应速率和产物形貌的精确控制流程的描述。那段文字的叙述节奏非常快,充满了技术术语和复杂的化学方程式,仿佛直接在阅读一份高规格的工艺规范手册。我试图将书中的理论模型与我目前正在研究的CVD涂层沉积的参数优化进行类比,但发现书中引用的热物理参数和压力耦合模型,似乎更侧重于固相反应而非气固界面传质。如果能加入更多关于等离子体增强沉积过程中的组分扩散模拟数据,想必能更好地服务于我这种偏向薄膜技术的研究者。这本书的深度毋庸置疑,它要求读者必须具备扎实的无机化学和固态物理基础,否则很容易在那些关于晶格畸变能和位错运动的复杂推导中迷失方向。

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老实说,这本书的论述风格显得有些陈旧,大量的论证依赖于经典的晶体学理论和经典的断裂力学假设,这让习惯了现代计算材料学分析的我感到一丝疏离。书中的插图大多是传统的示意图,缺乏近些年常用的三维有限元分析(FEA)结果的可视化展示。比如,在讨论陶瓷材料的蠕变行为时,作者引用了大量的阿伦尼乌斯方程和扩散系数的经验拟合公式,这些固然经典,但对于理解高应力下晶界滑动和空洞成核的具体微观机制,指导意义有限。我个人更希望看到的是,通过分子动力学模拟(MD)或第一性原理计算得出的能量势垒变化图谱,从而解释为什么某些特定晶面更容易发生滑移。这本书更像是一本“经验总结的百科全书”,它告诉你“这样做会成功”,但很少深入剖析“为什么在分子层面只有这种方式才能成功”。对于想要快速入门工艺流程的人来说,这可能是优点,但对于追求机理突破的科研人员来说,可能略显不足。

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