现代难熔金属和稀散金属分析

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出版者:化学工业
作者:裘立奋 编
出品人:
页数:308
译者:
出版时间:2007-1
价格:49.00元
装帧:
isbn号码:9787502592455
丛书系列:
图书标签:
  • 难熔金属
  • 稀散金属
  • 分析化学
  • 金属分析
  • 材料分析
  • 化学分析
  • 冶金分析
  • 元素分析
  • 无机化学
  • 分析方法
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具体描述

本书是《现代有色金属分析丛书》之一,分共12章,第1章为概论,其余各章则按元素分别编写。难熔金属分概述、矿物原料分析、化合物与金属分析、合金分析、气体元素分析五个部分编写;稀散金属则按概述、矿物原料分析、化合物与金属分析、合金及其他金属中该稀散金属元素的分析四个部分编写。每个章节的内容与重点稍有不同,但自成体系。书中提到的分析方法和技术实用、新颖、可操作性强,可供从事难熔金属和稀散金属分析的同行们借鉴和参考。本书内容全面、新颖、实用性强,是分析测试人员实用的技术用书,可供冶金、地质、环保部门和有关科研单位的分析测试工作者使用,也可供有关院校师生参考。

冶金过程中的先进材料科学与工程 本书聚焦于现代工业和高科技领域中,对性能要求极为苛刻的关键金属材料的冶金学、材料科学及其应用。全书深入探讨了结构陶瓷、特种合金以及功能性复合材料在极端环境下的行为机制与制备工艺,旨在为材料工程师和研究人员提供一套系统且前沿的理论框架和实践指导。 第一部分:高温结构材料的本征特性与制备 本部分着重解析了那些能够在极端温度、高应力、强腐蚀环境下保持优异机械性能的材料体系。我们从材料的微观结构与宏观性能之间的内在联系出发,构建了理解和预测这些先进材料性能的基础。 第一章:超高温陶瓷(UHTCs)的晶体结构与热力学稳定性 本章详细考察了基于硼化物、碳化物和氮化物体系的超高温陶瓷。内容涵盖了它们复杂的晶体结构,如TiB2、ZrB2等,以及如何通过组分设计和烧结技术来优化其致密化过程,减少孔隙率对性能的影响。重点分析了这些材料在超高温(高于2000°C)下的氧化动力学,以及如何通过引入保护性氧化物层(如SiC或MoSi2涂层)来抑制高温氧化和挥发,确保其在航空发动机和核反应堆等领域的长期服役可靠性。 第二章:高性能镍基与钴基高温合金的强化机制 深入探讨了航空航天、燃气轮机叶片等关键部件所依赖的镍基单晶和定向凝固合金。内容包括γ'相(Ni3(Al, Ti))在合金中的析出行为、体积分数及其对蠕变性能的决定性影响。我们详细阐述了固溶强化元素(如Re, W)对晶格畸变能的调控作用,以及晶界在多晶高温合金中的作用。此外,本章也分析了钴基高温合金(如Haynes 230)在非均匀应力场下的微裂纹萌生与扩展机制。 第三章:金属间化合物(Intermetallics)的断裂韧性与加工性 本章关注钛铝合金(TiAl)和铌铝合金(NbAl3)等结构金属间化合物。这些材料因其高比强度和耐热性而备受关注,但其固有的脆性是应用的主要障碍。内容涵盖了如何利用晶体缺陷工程,如控制层错和孪晶界,来提高室温断裂韧性。同时,讨论了粉末冶金、快速凝固/快闪熔炼(RS/FS)等非平衡制备技术对细化晶粒结构和改善加工性能的有效性。 第二部分:功能性复合材料与界面工程 先进工程应用往往需要单一材料无法满足的多功能需求。本部分着眼于如何通过复合化策略,将不同材料的优势结合起来,形成具有定制化性能的复合体系。 第四章:纤维增强金属基复合材料(FRMCs)的界面行为 本章聚焦于碳化硅纤维增强的钛基和铝基复合材料。核心内容在于纤维与基体之间的界面反应。详细分析了界面反应产物(如TiC或Al3Ti)的形成动力学,以及这些产物层对复合材料整体热机械性能(尤其是热膨胀失配导致的残余应力)的影响。讨论了采用涂层技术(如反应屏障层)来控制界面化学惰性的重要性。 第五章:先进摩擦学材料与自润滑复合结构 本部分研究用于制动系统、轴承和密封件的特种摩擦材料。重点分析了金属基体中嵌入硬质相(如SiC颗粒)和软相(如石墨、WS2或Ag/Bi)的协同作用。内容包括摩擦磨损的机理研究,特别是如何通过设计材料的“分层磨损”机制,实现接触面在高温低载荷下的“自修复”或“自润滑”特性。 第六章:增材制造(AM)对高性能材料微结构的影响 考察了激光选区熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)等增材制造技术对镍基高温合金和钛合金微结构演变的影响。分析了快速凝固过程中形成的非平衡态微结构,如细小的柱状晶和纳米尺度的偏析。着重探讨了增材制造过程中固有的残余应力和缺陷(如未熔合和孔隙)如何影响材料的疲劳寿命和蠕变性能,并提出了相应的热后处理优化策略。 第三部分:材料的服役行为与先进表征技术 理解材料在实际工作环境下的演化过程,是保证工程可靠性的关键。本部分强调了先进的无损和在位表征手段在材料科学研究中的应用。 第七章:材料在极端环境下的损伤机制 深入剖析了材料在离子辐照(模拟核环境)、氢脆(氢能和化工领域)以及热腐蚀(燃气轮机)环境下的损伤机理。以氢致开裂为例,讨论了氢原子在材料晶界和位错上的聚集行为,以及如何通过改变合金化学成分或热处理来提高材料对氢脆的抗性。 第八章:高通量计算与材料性能预测 本章介绍了密度泛函理论(DFT)计算在预测新合金体系热力学稳定性和弹性常数方面的应用。阐述了相场模型(Phase-Field Modeling)在模拟材料凝固、析相等微结构演变过程中的优势。结合实验数据,构建了机器学习模型,用于快速筛选具有目标性能的候选材料组合。 第九章:同步辐射与球差校正电镜(STEM)在材料分析中的前沿应用 详细介绍了利用同步辐射技术对材料进行原位(in-situ)X射线衍射和吸收谱分析,以实时监测材料在加载、加热过程中的晶格畸变和化学态变化。同时,探讨了球差校正透射电子显微镜在原子尺度上观察界面、析出相和晶界结构缺陷的强大能力,为理解材料的微观-宏观性能关联提供了决定性的证据。 全书内容严谨,逻辑清晰,不仅涵盖了经典冶金学的核心原理,更紧密结合了当前材料科学研究的前沿热点和工程应用中的实际挑战,是相关领域专业人员不可或缺的参考资料。

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这本书的题目听起来就充满了专业性和挑战性,读过之后,我深刻体会到它在材料科学和工程领域的重要性。首先,它深入浅出地介绍了难熔金属的独特性质,比如它们极高的熔点、优异的耐高温性能以及在极端环境下的稳定性。这些金属,如钨、钼、钽、铌等,在航空航天、核能、高温合金等尖端技术领域有着不可替代的作用。书中详细阐述了这些金属的提取、精炼、加工以及合金化技术,让读者对它们的工业应用有了更清晰的认识。我特别欣赏作者在解释复杂冶金过程时所采用的类比和图示,这极大地降低了理解门槛。比如,在描述粉末冶金技术时,作者通过“像制作饼干一样”的比喻,生动地说明了金属粉末如何通过压制和烧结形成致密的材料,这种通俗易懂的方式让我这个非专业人士也能快速掌握关键概念。此外,书中对不同难熔金属合金的性能对比和应用场景分析也十分详尽,例如,在介绍钨基合金时,不仅列举了其在高密度和高熔点方面的优势,还详细说明了其在配重、辐射屏蔽等方面的实际应用,让我对这些“不起眼”的金属有了全新的认识,原来它们在现代科技进步中扮演着如此关键的角色。

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总的来说,这本书为我打开了一个全新的世界。我原本对金属的认识可能仅限于铁、铝等常见金属,而这本书则让我看到了在极端条件下闪耀的“硬汉”——难熔金属,以及那些“稀少”却至关重要的“明星”——稀散金属。它不仅科普了这些金属的物理化学性质,更详细地介绍了它们的生产过程、分析方法以及在各个尖端技术领域的应用。作者的叙述严谨而不失生动,深入浅出,即使是复杂的冶金原理和分析技术,也能被清晰地阐释。书中对材料性能与应用之间关系的深入探讨,让我对材料科学的复杂性和重要性有了更深刻的理解。读完这本书,我仿佛完成了一次深入的工业之旅,看到了许多不为人知的科技细节。它不仅是一本技术手册,更是一本启迪思维的书籍,让我对材料科学的未来发展充满了好奇和期待。这本书的价值在于它提供了一个全面、系统的视角,帮助读者构建起对现代工业中这些关键材料的完整认知体系,对我个人在材料领域的学习和探索,无疑是一笔宝贵的财富。

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稀散金属的部分同样令人印象深刻。这些金属,如稀土元素、铼、钌、铑等,虽然在地壳中的含量较低,但其独特的物理化学性质赋予了它们在电子、催化、光学等领域不可替代的价值。本书对这些稀散金属的资源分布、开采方法、提纯技术进行了细致的讲解,让我了解到获取这些珍贵材料的难度和技术要求之高。作者在描述稀土元素的分离提纯时,详细介绍了溶剂萃取、离子交换等多种方法的原理和工艺流程,并结合实际案例,分析了不同方法在成本、效率和环境影响方面的权衡。这让我深刻体会到,每一克稀土的背后,都凝聚着复杂的科学研究和精密的工业生产。另外,书中还重点阐述了稀散金属在新能源、环保技术中的应用,比如,在介绍铼在航空发动机涡轮叶片中的应用时,详细说明了铼如何提高材料的高温强度和抗氧化性,从而延长发动机寿命,降低维护成本,这对于理解现代航空工业的发展至关重要。书中对这些金属在催化剂、LED、永磁材料等方面的应用也进行了深入的探讨,让我认识到这些“稀少”的元素是如何支撑起我们现代生活中许多高科技产品的。

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这本书并非仅仅停留在理论层面,它在分析方法和检测技术方面的论述也极具价值。对于我这样对材料分析感兴趣的读者来说,书中关于如何准确测定难熔金属和稀散金属的含量、纯度以及微观结构提供了系统的指导。从传统的化学分析方法,到现代的光谱分析(如原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱)、质谱分析,再到X射线衍射、扫描电子显微镜等无损检测技术,本书都进行了详细的介绍,并分析了各种方法的优缺点、适用范围以及操作注意事项。作者在描述原子吸收光谱法测定金属含量时,不仅解释了其基本原理,还给出了实际操作的步骤和数据处理方法,并强调了影响测定精度的关键因素,如样品前处理、原子化效率等,让我对接下来的实验操作有了更清晰的预判。书中还探讨了这些金属在不同基体中的分析难点,以及如何克服这些难点,例如,在分析含有多种干扰元素的复杂样品时,作者提供了多种分离富集和基体效应消除的策略。这种贴近实践的讲解,对于需要进行材料成分分析的研究人员和工程师来说,无疑是一份宝贵的参考。

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书中对现代工业中一些关键应用场景的案例分析,是我阅读过程中最引人入胜的部分之一。作者并没有泛泛地介绍,而是选取了几个具有代表性的领域,如高温合金的研发、航空航天发动机的制造、新型半导体材料的开发等,深入剖析了难熔金属和稀散金属在这些领域中的具体作用和技术瓶颈。例如,在讨论航空发动机涡轮叶片时,书中详细阐述了镍基高温合金中添加钴、钨、钼、铼等难熔金属和稀散金属的作用,解释了它们如何协同作用,提高材料的蠕变强度、氧化抗性和热疲劳性能。作者还分析了当前在提高发动机推重比、降低油耗方面所面临的挑战,以及通过新一代高温合金设计和先进制造技术来克服这些挑战的可能性。这种将基础理论与前沿应用紧密结合的叙述方式,让我对这些金属材料的实际价值有了更直观的认识,也激发了我对未来材料科学发展的思考。书中对高性能磁性材料、高效催化剂等应用领域的介绍,同样令人振奋,让我看到了这些金属在推动社会进步中的巨大潜力。

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