合金热力学

合金热力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:机械工业出版社
作者:石霖
出品人:
页数:598
译者:
出版时间:1992
价格:23.50元
装帧:硬
isbn号码:9787111010357
丛书系列:
图书标签:
  • 材料
  • 9.8
  • 合金
  • 热力学
  • 材料科学
  • 相图
  • 热力学计算
  • 材料热处理
  • 金属材料
  • 热力学性质
  • 相平衡
  • 合金设计
想要找书就要到 小美书屋
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!

具体描述

现代材料科学中的计算方法与模拟技术 本书导言 随着材料科学的飞速发展,理解和预测材料在不同环境下的行为已成为核心挑战。传统的实验方法虽然直观,但在探索复杂多尺度现象和极端条件下的材料性能时,往往受限于成本、时间和技术可行性。《现代材料科学中的计算方法与模拟技术》旨在系统梳理和深入剖析当前材料科学研究中最前沿、最有效的计算工具和模拟范式。本书不仅关注理论基础,更侧重于这些工具在实际材料设计、性能优化以及新材料发现中的具体应用。 本书的读者对象是材料学、物理学、化学、力学以及相关工程学科的研究生、青年科研人员以及希望拓宽研究工具箱的资深学者。我们假设读者对材料科学的基本概念有所了解,但对高级计算方法的细节可能需要系统学习。 第一部分:计算材料学的理论基石 本部分将为读者打下坚实的理论基础,介绍用于描述原子和电子行为的基本框架。 第一章:量子力学基础与电子结构计算 材料的宏观性质源于其微观的电子结构。本章将深入探讨描述电子行为的薛定谔方程及其在实际应用中的简化方法。 1.1 密度泛函理论(DFT)的原理与近似:详细阐述 Kohn-Sham 理论,着重讨论当前常用的交换关联泛函(如 LDA, GGA, Meta-GGA)的优缺点及其对计算精度的影响。 1.2 基于平面波和原子轨道的方法:比较基于赝势的平面波方法(如 VASP, Quantum ESPRESSO)与基于局域轨道的方法(如 Gaussian, FHI-aims)在处理不同体系(金属、半导体、绝缘体)时的适用性。 1.3 激发态理论与光谱计算:介绍如何利用时间依赖性密度泛函理论(TD-DFT)计算光吸收、荧光和电子能带结构,并讨论其在半导体光电材料设计中的作用。 1.4 强关联体系的挑战:简要介绍如何处理具有强电子关联的体系,例如过渡金属氧化物和稀土材料,讨论 Hubbard U 修正和 DMFT(非平均场动力学平均场理论)的初步概念。 第二章:经典分子动力学(MD)模拟 当体系规模超出量子力学计算的限制时,分子动力学模拟成为描述原子运动和时间演化过程的关键工具。 2.1 势函数构建与选择:详述构建可靠的势函数的重要性,包括经验势(如 Lennard-Jones, EAM, MEAM)和从头算分子动力学(Ab Initio MD, AIMD)方法的原理与应用场景。 2.2 统计力学与系综理论:回顾牛顿运动方程、正则系综(NVT)、等温等压系综(NPT)以及微正则系综(NVE)的物理意义和算法实现(如 Verle 积分)。 2.3 模拟技术与采样增强:介绍如何克服 MD 模拟中的能量壁垒问题,重点讲解增强采样技术,如 Metadynamics, Umbrella Sampling 和 Replica Exchange MD (REMD),及其在相变、扩散和构象变化研究中的应用。 2.4 粗粒化(Coarse-Graining)方法:讨论如何从原子尺度向介观尺度过渡,介绍 MARTINI 等通用粗粒化模型的构建思路和局限性。 第二部分:多尺度建模与材料设计 材料现象往往跨越多个尺度。本部分专注于连接微观模拟结果与宏观性能预测的跨尺度模拟方法。 第三章:介观模拟:相场法与耗散动力学 介观尺度是理解微观结构如何影响宏观性能的关键桥梁。 3.1 相场法(Phase Field Method):系统介绍相场理论在描述材料微观结构演化中的应用,包括相分离、晶粒生长、界面演化等。重点讨论 Ginzburg-Landau 理论和 Cahn-Hilliard 方程的变分原理。 3.2 耗散粒子动力学(DPD):阐述 DPD 模拟如何有效地在介观尺度上处理流体、聚合物和软物质的动力学行为,及其在混合物和复杂流体流动中的优势。 3.3 有限元方法(FEM)与连续介质力学:将计算结果与宏观工程应用连接起来,介绍 FEM 在模拟晶体塑性、断裂力学和疲劳损伤中的基础应用。 第四章:材料特性预测与数据驱动方法 现代计算材料学越来越依赖于大规模数据处理和机器学习来加速材料发现过程。 4.1 晶体结构数据库与高通量计算:介绍 AFLOW, Materials Project 等大型数据库的结构和原理,讨论如何利用高通量计算快速筛选具有特定电子或结构性质的候选材料。 4.2 机器学习在材料科学中的应用:讲解如何使用回归和分类算法来预测材料性质(如硬度、带隙、熔点),重点介绍使用核函数和深度学习模型(如 GNN, Graph Neural Networks)来处理晶体结构数据。 4.3 势能面拟合与势能网络(Potential Energy Networks):讨论如何从大量 DFT 数据中学习出高精度的机器学习势(如 GAP, MACE),从而实现与 DFT 相当的精度但计算效率提高数百万倍的分子动力学模拟。 第三部分:高级应用与前沿课题 本部分探讨计算方法在解决具体工程和基础科学问题中的前沿应用。 第五章:缺陷工程与扩散动力学 材料的性能(如强度、导电性)往往由缺陷主导。 5.1 晶格缺陷的计算表征:详细分析点缺陷(空位、间隙原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界)的形成能、迁移能和电子结构影响,并讨论如何利用有限元-原子模拟耦合方法处理位错芯结构。 5.2 扩散机制的计算研究:利用 MD 和 AIMD 模拟原子如何通过跳跃机制或扩散机制在晶格中迁移,重点讨论稀释合金中溶质原子的扩散路径和能垒。 第六章:界面与表面现象的计算模拟 界面是材料功能性的关键所在,尤其在催化、电化学和涂层技术中。 6.1 异质结的电子结构:利用界面能理论和 DFT 计算分析不同材料(如半导体/金属、二维材料/衬底)界面处的能带对齐、电荷转移和内建电场。 6.2 反应动力学模拟:介绍如何结合 AIMD 和反应路径搜索算法(如 NEB, Nudged Elastic Band)来确定化学反应(如催化过程)的速率决定步骤和过渡态结构。 6.3 反应性分子动力学(ReaxFF):阐述 ReaxFF 势的特点,使其能够描述化学键的断裂与形成,用于模拟燃烧、化学气相沉积(CVD)等复杂化学反应过程。 结语 本书力求为读者提供一个全面且深入的计算材料学工具箱。通过掌握这些计算方法,研究人员将能更高效地指导实验合成,深入理解材料的本征机制,最终加速新一代功能材料的开发与应用。计算模拟不再仅仅是实验的补充,它正日益成为材料科学发现的核心驱动力。

作者简介

石霖,教授。绥远临河(今属内蒙古)人。1950年毕业于北洋大学冶金系。历任北京工业学院讲师、副教授、教授,中国兵工学会第二届理事、热处理学会副主任委员。七十年代指导进行的彩色金相学、车辆齿轮碳氮共渗基理的研究,居国内先进水平。译有《金属学》、《物理冶金与钢的设计》,编有《金属学及热处理》。

目录信息

读后感

评分

评分

评分

评分

评分

用户评价

评分

当我第一次拿到《合金热力学》这本书时,我就被它沉静而充满力量的书名所吸引。作为一名在材料行业摸爬滚打多年的工程师,我深知理解材料背后科学原理的重要性,尤其是在面对日益复杂和高性能化的材料需求时。这本书的出现,恰好填补了我一直想要深入探索的领域。作者的写作风格非常务实,他没有故弄玄虚,而是用一种非常直接和清晰的语言,阐述了合金形成过程中最核心的热力学概念。我尤其喜欢他对“能量最小化原理”的解释,以及如何利用这个原理来预测合金的稳定性和相结构。书中的案例分析非常详实,他不仅仅列举了具体的合金体系,更深入地分析了在不同工艺条件下,这些合金的微观结构是如何演变的,以及这些演变如何影响其宏观性能。我发现,很多我在实际工作中遇到的问题,都能在这本书中找到科学的解释。比如,在进行某些高温合金的焊接时,经常会出现晶界脆化的问题,这本书通过对晶界能量和相析出的深入分析,让我对这个问题有了更深刻的理解,也为我后续的工艺改进提供了理论依据。此外,书中对不同热处理工艺的热力学解释,也让我对退火、淬火、时效等操作有了更清晰的认识,不再仅仅是按照经验操作,而是能够从科学的角度去理解它们的作用机理。

评分

这本书的封面设计着实吸引人,金属光泽的字体配合深邃的背景,一开始就营造出一种严谨而又充满探索感的氛围。我拿到它的时候,正是在研究一种新型的金属复合材料,对于材料的微观结构和宏观性能之间的联系感到非常困惑。这本书的书名《合金热力学》让我眼前一亮,虽然我对“热力学”这个词多少有些畏惧,总觉得它与抽象的物理定律和复杂的数学公式脱不开关系,但“合金”这个词又是我当前工作中最常接触的,那种对未知材料性质的好奇心,以及想要深入理解其背后原理的渴望,最终驱使我翻开了它。一开始,我抱着一种“姑且一试”的心态,准备随时放弃,但越读下去,我越发觉得自己的顾虑是多余的。作者的写作风格非常独特,他并非直接丢出一堆公式和理论,而是通过大量的实例和类比,将那些原本可能晦涩难懂的概念变得生动起来。我尤其喜欢他对一些历史上的材料科学发现的讲述,那些科学家们是如何一步步摸索,最终揭示合金形成背后的热力学规律,这比单纯的理论阐述更能激发我的学习兴趣。在阅读过程中,我感觉自己就像一个探险家,在作者的引导下,一点点地揭开合金世界的奥秘。书中的插图和图表也非常有帮助,它们不仅仅是装饰,更是帮助理解复杂概念的“眼睛”,比如相图的绘制,每一个区域代表着不同的合金状态,这让我能够直观地看到在不同温度和成分下,合金会呈现出怎样的结构。这对于我在实际工作中分析材料性能,优化工艺参数,提供了非常有价值的参考。总而言之,这本书给我带来的远不止是知识的增长,更是一种全新的思维方式,让我能够从更深层次去理解材料,去预测材料的行为,去创造新的材料。

评分

我是一名退休的冶金工程师,多年来,我一直对金属材料的性能变化背后的科学原理感到好奇。虽然在工作中,我积累了不少实践经验,但总觉得在理论层面,还有很多地方不够深入。《合金热力学》这本书,正好满足了我对知识的渴望。这本书的作者,对合金的热力学性质有着非常深入的研究,他用一种非常清晰和系统的语言,将那些复杂的理论概念,逐一呈现在读者面前。我尤其喜欢他对“相律”的讲解,他通过对各种合金体系的实例分析,让我清晰地理解了温度、成分和相数之间的关系,以及这种关系如何影响合金的微观结构和宏观性能。书中对不同合金化元素的效应的分析,也让我对合金的设计和优化有了更深刻的认识。比如,为什么在某些合金中加入少量的稀土元素,就能显著改善其性能?这本书通过热力学模型,给出了令人信服的解释。总而言之,这本书是一本非常优秀的材料科学读物,它不仅能够帮助读者深入理解合金的内在机制,更能够激发读者对材料科学的进一步探索。

评分

这本书的封面设计非常简约,但又不失专业感,金属质感的字体让我对内容充满了期待。作为一名刚入门材料科学的学生,我对《合金热力学》这个题目既感到好奇,又有些许的畏惧。在我过去的认知里,热力学往往意味着复杂的数学公式和抽象的物理概念,而合金,虽然是我专业课中的重要组成部分,但其深入的理论解释,我一直感觉有些抓不住重点。然而,当我真正开始阅读这本书时,我发现我的担忧是多余的。作者的语言风格非常清晰流畅,他并没有直接深入那些最复杂的数学推导,而是从一个非常基础的角度,解释了为什么研究合金的热力学性质如此重要。他从原子层面的相互作用入手,解释了不同金属原子之间是如何吸引或排斥的,以及这些相互作用最终如何影响到合金的宏观性能,比如硬度、强度和韧性。我尤其欣赏书中对“相图”的讲解,那些看似杂乱无章的线条和区域,在作者的解释下,变得井井有条。他通过图文并茂的方式,解释了不同相区的形成条件,以及合金在不同温度和成分下会呈现出的状态,这对于我理解材料的组织结构,以及如何通过热处理来改变材料性能,提供了非常直观的指导。书中的例子也非常贴合实际,让我能够将学到的理论知识,与现实中的材料应用联系起来,这种学习体验非常棒。

评分

翻开《合金热力学》,我最先注意到的是它整体的叙事方式。作者似乎非常善于将一些可能显得相当枯燥的科学理论,用一种非常引人入胜的方式讲述出来。我常常在阅读时,感觉自己并不是在看一本教科书,而是在听一位经验丰富的工程师,分享他对于合金世界几十年的观察和感悟。他很少直接抛出结论,而是通过引导读者一步步地思考,比如,当两种不同的金属混合在一起时,会发生什么?它们的原子会如何排列?能量上会发生怎样的变化?这些问题,看似简单,却能引发我深入的联想。我尤其喜欢他对“相平衡”这个概念的阐释。通常,这个概念在很多教材里都会出现,但往往是图和公式为主,让我觉得有些抽象。而这本书,则通过大量的实例,比如不同温度下,水会变成冰、水蒸气,但合金的相变过程更加复杂,它涉及到不同晶体结构之间的转变,以及这些转变如何受到温度、压力和成分的影响。作者通过形象的比喻,将这些复杂的相图解读变得直观易懂,我甚至能够想象出,在显微镜下,不同相的原子是如何排列和互动的。这种对细节的关注,以及对宏观现象的深刻洞察,让我觉得这本书不仅仅是知识的传递,更是思维方法的培养。它让我明白,在材料科学的研究中,理论的指导作用是多么重要,只有深刻理解了背后的热力学原理,才能更好地预测材料的性能,设计出更优秀的合金。

评分

说实话,我买《合金热力学》这本书的时候,是有点犹豫的。我的专业背景更偏向于机械制造,对于材料学,尤其是理论性很强的热力学部分,总觉得遥不可及,甚至有些望而却步。很多时候,我们在实际操作中只是遵循一些既定的经验和参数,而对于这些参数背后的科学原理,尤其是它们是如何在微观层面上影响材料性能的,了解得并不深入。这本书的出现,像是在我心中点亮了一盏灯。它并没有一开始就堆砌那些让人头晕的公式,而是从更宏观的角度,比如不同金属元素之间的相互作用,它们如何通过化学键和晶格结构来影响合金的整体稳定性,这一点就让我觉得非常亲切。我特别欣赏作者在解释一些关键概念时所采用的逻辑,他总是能够把复杂的物理化学过程,分解成一个个易于理解的小步骤。比如,在讲解固溶体形成的原因时,他没有直接给出吉布斯自由能的公式,而是先从原子半径、电负性等角度,解释了为什么某些元素更容易溶解到另一些元素的晶格中,然后再逐步引入能量的概念。这种循序渐进的教学方式,让我这种基础不是特别扎实的读者,也能跟得上他的思路。而且,书中穿插的那些关于合金应用的历史故事,比如某些著名合金的诞生过程,更是极大地激发了我对这个领域的兴趣,让我觉得这些枯燥的理论背后,其实蕴含着无数的智慧和创造力。这本书让我第一次真正意识到,看似简单的金属合金,其背后竟然隐藏着如此丰富而深刻的热力学原理。

评分

在我购买《合金热力学》这本书之前,我对合金的理解停留在比较表面的阶段,知道它们是由不同金属混合而成,但具体是如何形成,以及为何性能会发生如此大的变化,却知之甚少。这本书的出现,就像是为我打开了一扇通往材料科学深层世界的大门。作者的写作风格非常平易近人,他并没有使用过于专业的术语,而是用一种非常清晰易懂的方式,解释了合金形成过程中最核心的热力学原理。我特别喜欢他对“自由能”的讲解,以及如何利用自由能的变化来判断一个合金体系的稳定性。书中通过大量的图表和实例,生动地展示了不同温度和成分下,合金所处的相态,这让我能够直观地理解相图的意义,以及它在材料设计中的重要作用。我印象最深刻的是,书中对固溶体和化合物的形成机制的解释。作者从原子间的相互作用能入手,详细分析了为什么在某些条件下,金属原子会彼此溶解,形成固溶体;而在另一些条件下,它们又会结合生成具有特定晶体结构的化合物。这种深入的分析,让我对合金的内在结构有了更深刻的认识。这本书不仅满足了我对知识的好奇心,更重要的是,它教会了我如何用科学的思维方式去分析和理解材料。

评分

我是一名材料学的研究生,正在进行关于新型耐高温合金的研究。在导师的推荐下,我阅读了《合金热力学》这本书,可以说,它极大地拓宽了我的研究视野。在以往的学习中,我虽然接触过热力学,但总觉得它与实际材料应用之间存在着一定的距离。然而,这本书却巧妙地将热力学原理与合金的实际性能紧密结合。作者的叙述方式非常细致,他从最基本的原子相互作用讲起,层层递进,直到深入到复杂的相变动力学。我尤其欣赏他对“相图”的讲解,书中对于不同类型的相图,如二元、三元相图的构建和解读,进行了非常详尽的说明,并且提供了大量的实例,让我能够清晰地理解在不同温度和成分下,合金会呈现出怎样的微观结构。这对于我理解合金的显微组织,以及预测其力学性能,提供了非常重要的理论基础。书中关于合金化效应的分析也让我受益匪浅,作者通过热力学模型,解释了不同合金元素是如何影响基体相的稳定性,以及如何通过引入合金元素来改善材料的耐高温性能和抗氧化性能。这对于我设计和优化新型耐高温合金,具有非常重要的指导意义。总而言之,这本书为我提供了一个全新的视角来理解合金,也为我的科研工作提供了坚实的理论支撑。

评分

这本书,我是在一个偶然的机会下接触到的。当时我正在为一个航空发动机项目寻找一种更轻质、更高强度的材料,对于现有材料的性能瓶颈感到非常棘手。我一直知道合金是解决这类问题的关键,但对于合金形成背后的深层机理,我却感到有些模糊。当我看到《合金热力学》这本书的书名时,一种直觉告诉我,它或许能给我带来启发。《合金热力学》的作者,无疑是一位对材料科学有着深刻理解的学者,他用一种非常富有逻辑性的方式,将复杂的科学原理娓娓道来。我尤其欣赏他对“相变”的阐释,他不仅仅描述了相变的现象,更是深入剖析了驱动相变的能量学基础,以及不同相变路径对材料最终性能的影响。书中对各种合金体系的案例分析,更是让我觉得这本书的价值非凡。他从镍基高温合金到铝合金,再到形状记忆合金,几乎涵盖了当前工业界最热门的合金领域,并且对这些合金的性能特点,以及其背后的热力学原因进行了详细的解释。这让我能够从更宏观的视角,去理解不同合金体系的优势和劣势,也为我选择合适的材料,提供了重要的科学依据。

评分

《合金热力学》这本书,对我来说,更像是一次思维的洗礼。我之前对材料科学的理解,很大程度上停留在实验层面,对于那些“为什么”的问题,往往只能依靠经验来解释。然而,这本书,以一种非常系统和严谨的方式,为我揭示了合金世界背后的热力学规律。作者的写作风格,虽然严谨,但又不失启发性。他并没有回避那些复杂的数学公式,但他总能在引入公式之前,先用非常形象的语言和类比,帮助读者理解这些公式所代表的物理意义。我特别喜欢他对“相图”的解读,他将那些看似抽象的曲线和区域,变得生动而富有生命力。通过他的讲解,我仿佛能够看到,在不同的温度和成分下,金属原子是如何排列组合,形成不同的晶体结构,以及这些结构又如何影响合金的宏观性能。这本书让我第一次真正理解了,为什么我们在进行材料设计时,需要考虑能量平衡,需要去寻找能量最低的状态。这种从能量角度去理解材料的思维方式,让我对材料科学有了更深刻的认识,也为我今后的研究工作,奠定了坚实的理论基础。

评分

很好的一本参考书

评分

很好的一本参考书

评分

很好的一本参考书

评分

很好的一本参考书

评分

很好的一本参考书

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有