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出版者:

作者:崔约贤，王长利

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-1

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787560312903

丛书系列:

图书标签:

• 12
• 金属材料
• 断口分析
• 失效分析
• 材料科学
• 工程材料
• 金相分析
• 力学性能
• 断裂力学
• 材料工程
• 微观组织

《材料科学前沿探索：微观结构与宏观性能的交织》 图书简介 本书是一部深入探讨材料科学核心概念、前沿研究方向及其实践应用的综合性学术专著。它旨在为材料学、物理学、化学以及相关工程领域的学者、研究人员和高级学生提供一个全面而深入的视角，以理解材料的微观结构如何决定其宏观性能，并探讨如何通过先进的材料设计与制备技术来突破现有性能瓶颈。全书内容组织严谨，逻辑清晰，兼具理论深度与工程实用性。 第一部分：基础理论的重构与深化 本部分着重于夯实材料科学的理论基础，并引入现代分析手段对经典理论进行修正与拓展。 第一章：晶体结构与缺陷的量化描述 本章首先回顾了晶体学的基本原理，包括布拉维点阵、晶体学符号和晶体对称性。然而，重点转向了对真实晶体中各种缺陷的精细量化。详细阐述了点缺陷（如空位、间隙原子、置换原子）的热力学形成能、扩散机制及其对材料电学和力学性能的影响。引入了位错理论的现代发展，包括刃位错、螺位错的应力场计算，以及扩展的位错缠结模型和交互作用机制。此外，对晶界（包括小角度与大角度晶界）的结构、能量及其在材料变形与断裂过程中的作用进行了深入剖析，特别是引入了晶界能的计算机模拟方法。 第二章：热力学驱动力与相变动力学 本章聚焦于材料体系的相变过程。从非均匀体系的热力学基本原理出发，阐述了吉布斯自由能最小化原则在相分离与沉淀过程中的指导意义。重点讨论了成核与长大理论，包括经典成核理论的局限性及其在复杂多组分体系中的修正。随后，深入分析了扩散控制相变（如固态扩散、界面反应）和无扩散相变（如马氏体转变）的动力学特征。引入了相场模型（Phase-Field Modeling）作为模拟复杂界面演化和多尺度微观结构演变的核心工具，并通过实例展示了其在合金凝固和烧结过程中的应用。 第二章：电子结构与材料性能的本征联系 本章桥接了量子力学与宏观材料性能。详细介绍了紧束缚法（Tight-Binding Method）和密度泛函理论（DFT）在计算材料电子结构中的应用，重点关注能带结构、费米面拓扑与材料导电性、磁性的关系。深入探讨了半导体材料的掺杂效应、缺陷诱导的能级以及载流子的输运机制。对于金属材料，分析了电子与晶格振动的耦合（电子-声子散射）对电阻率和热电性能的影响。此外，还对过渡金属氧化物中的莫特转变（Mott Transition）和电荷密度波（Charge Density Wave）等强关联电子现象进行了前沿性的介绍。 第二部分：先进材料的制备与性能调控 本部分侧重于现代材料工程的实践，探讨如何通过精确控制制备过程来设计具有特定功能的新型材料。 第三章：精密合成与薄膜技术 本章系统介绍了用于制备高性能材料的先进合成技术。在块体材料方面，详细讨论了定向凝固技术、快速凝固/非平衡态制备技术在细化晶粒和抑制宏观偏析中的作用。在薄膜技术方面，重点深入研究了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）的物理化学过程，包括等离子体增强的薄膜生长机制。特别关注了原子层沉积（ALD）技术在实现亚纳米级厚度控制和高均匀性方面的优势，并结合案例分析了其在集成电路和催化剂载体制造中的关键作用。 第四章：纳米结构材料的设计与强化机制 本章聚焦于纳米尺度对材料性能的颠覆性影响。深入探讨了通过控制晶粒尺寸在纳米尺度以下实现超高强度、高硬度的机理（如Hall-Petch关系的反转与解释）。讨论了多孔材料、纳米线和量子点的制备方法及其独特的光、电、磁响应。着重分析了如何通过设计纳米复合材料（如金属基、陶瓷基纳米复合材料）中的界面效应，实现强韧性的协同提升。引入了界面工程的概念，探讨了界面作为阻碍位错运动或电子散射中心的有效作用。 第五章：功能性材料的特性与应用拓展 本章涵盖了当前最受关注的功能性材料领域。详细分析了压电、铁电材料的本构方程和畴结构演化，以及其在传感器和执行器中的应用。对磁性材料，特别是稀土永磁材料和自旋电子学中的材料（如斯格明子材料）的磁畴壁运动和磁各向异性进行了深入探讨。在能源材料方面，重点分析了锂离子电池正负极材料的结构稳定性和离子扩散路径，以及固态电解质的晶界传导机制。 第三部分：性能评估与多尺度表征 本部分强调了现代材料科学研究中不可或缺的先进表征手段，以及如何将这些数据整合到多尺度模型中。 第六章：高分辨率结构表征技术 本章详细介绍了电子显微镜（TEM/STEM）在原子尺度成像中的最新进展，特别是球差校正技术如何揭示晶界和表面结构。对聚焦离子束（FIB）技术在样品制备和原位观察中的应用进行了深入讲解。同时，阐述了同步辐射光源和中子散射技术在探测材料的动态过程（如应力下的晶格畸变、磁性结构）中的独特优势。重点讨论了谱学分析（如EELS, EDX）如何提供元素价态和化学键合信息的定量数据。 第七章：力学性能的现场（In Situ）与多尺度测试 本章聚焦于在真实服役条件下测量材料性能的方法。详细介绍了同步加速器X射线衍射（XRD）在原位应力测试中的应用，用于实时监测晶格应变分布。对疲劳和蠕变测试中的微观损伤演化机制进行了基于电镜观察的详细分析。引入了分子动力学模拟（MD）和有限元分析（FEA）在连接微观形核事件与宏观性能预测中的多尺度耦合方法，展示了如何利用计算工具来指导实验设计。 结论与展望 本书最后总结了当前材料科学面临的核心挑战，包括极端环境下的可靠性、多功能集成化以及可持续材料的开发。展望了人工智能和大数据在加速新材料发现和优化制备工艺中的巨大潜力，强调了跨学科合作对未来材料创新的重要性。 全书力求以严谨的科学态度，阐述材料科学的深度和广度，为读者提供一个理解和驾驭材料性能的坚实知识框架。

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这本书的装帧设计简直太棒了，封面那种磨砂质感，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是用心制作的。我本来是冲着专业知识来的，但光是翻阅这本书的目录和章节排布，就能感受到作者在逻辑梳理上的功力。它不像那种干巴巴的教科书，而是像一位经验丰富的老工程师在跟你娓娓道来，从宏观的材料学背景入手，逐步深入到微观的形貌解读，最后落脚到实际的工程应用。特别是书中对各种断裂模式的图示，清晰到让人忍不住想动手去实践一下。我记得有几页专门讲解疲劳裂纹的扩展机制，那几张彩插的细节处理得极其到位，即便是对这方面了解不深的初学者，也能迅速抓住核心要点。而且，这本书的排版非常人性化，字体大小适中，行间距也处理得恰到好处，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。它仿佛是一本工具书与学术著作的完美结合体，既有理论的深度，又不失阅读的舒适度，这点对于我们这种需要经常翻阅参考的专业人士来说，简直是福音。

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这本书的作者显然是一位极富教学热忱的专家。他似乎预见到了读者在学习过程中可能遇到的所有困惑点，并在恰当的位置设置了“专家提示”或“常见误区解析”。这些小小的侧边栏内容，往往是点石成金的关键。比如，关于加载速率对微观塑性变形影响的讨论，作者没有用晦涩的术语堆砌，而是通过几个生动形象的比喻来解释剪切唇的形成过程，使得原本抽象的力学概念变得具体可感。更令人惊喜的是，书中还收录了一些罕见材料的断口案例，这些信息在其他主流教材中是极为稀缺的。这让这本书的适用范围大大拓宽，从传统的钢铁、铝合金，延伸到了复合材料和特种陶瓷，显示出作者广阔的研究视野和扎实的积累。

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从图书馆借来这本书后，我发现它在专业领域已经引起了不小的讨论。很多人都认为，这本书的价值在于它构建了一种跨学科的沟通语言。过去，材料工程师和结构设计工程师之间总存在一些隔阂，但这本书通过统一的断口语言，为双方提供了一个共同的交流平台。它不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于材料“生命故事”的史诗。我最欣赏它对“历史记录”这一概念的强调——断口是材料在失效前所经历的所有应力、温度和化学侵蚀的最终签名。这本书教会我如何去“倾听”这个签名，去理解材料在服役期间究竟“想告诉”我们什么。这种哲学层面的升华，让一本原本偏向硬核技术的书籍，多了一层人文关怀的厚度，极大地提升了其收藏价值。

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读完这套书，我最大的感受就是知识体系的完整性。它没有停留在仅仅罗列现象的层面，而是深入挖掘了“为什么”会形成这样的断口。作者似乎对每一个断裂面的形成过程都了如指掌，能够清晰地勾勒出应力状态、温度环境和材料微观结构是如何协同作用，最终雕刻出我们看到的那个特定的断口特征。书中对于脆性断裂和韧性断裂的对比分析尤其精彩，那种层层递进的推理过程，让人如同侦探般抽丝剥茧，最终锁定“真凶”。我尤其欣赏作者在讨论复杂断裂案例时所展现出的那种严谨的科学态度，每一步结论都有详实的数据和理论支撑，绝不含糊其辞。这种深度的剖析，极大地拓宽了我对材料失效机制的认知边界，让我明白，每一次断裂都不是孤立事件，而是材料历史的最终体现。这本书真正做到了将“现象”与“本质”紧密联系起来。

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坦白说，这本书的阅读体验是需要投入精力的，它绝非那种可以在咖啡馆里轻松翻阅的休闲读物。每一次翻开，都像是在进行一场智力上的攀登。尤其是涉及到高低温冲击或蠕变断裂的那几章，公式和曲线密集出现，要求读者必须保持高度的专注力。但正是这份挑战性，让最终的收获显得格外珍贵。书中对不同测试标准（比如ASTM、ISO）中对断口评级的细微差别也进行了详细的对比，这在跨国项目合作中非常实用，避免了因标准理解不同而导致的误判。对我个人而言，书中介绍的几种新型无损检测技术与断口分析结果相互验证的方法论，提供了一个全新的研究视角。它不仅仅是教你如何看，更重要的是教你如何建立一个系统的、可验证的分析流程，这种方法的传授，其价值远超书本本身的知识点。

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理论模型介绍很清楚，配图限于年代和纸张质量有点不清楚，导致文字描述的地方不便于理解。

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