Materials Lifetime Science & Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Tms

作者:Liaw, P. K. (EDT)/ Buchanan, R. A. (EDT)/ Klarstrom, D. L. (EDT)/ Wei, Robert P. (EDT)/ Harlow, D. G

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:

价格:130

装帧:Pap

isbn号码:9780873395441

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 材料工程
• 寿命预测
• 失效分析
• 可靠性工程
• 耐久性
• 材料老化
• 结构完整性
• 腐蚀
• 疲劳

《先进材料的微观结构与宏观性能研究》 图书简介 本书深入探讨了现代工程领域中各类先进材料的微观结构特征如何决定和影响其宏观力学、热学及电化学性能。全书结构严谨，内容详实，旨在为材料科学与工程领域的科研人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一份全面且深入的参考指南。 第一部分：材料的微观结构基础 本部分首先建立了材料科学的基础框架，重点解析了决定材料性能的最基本层面——原子、晶体结构以及缺陷。 第一章：晶体结构与对称性 详细阐述了晶体的基本概念，包括晶格、晶胞以及布拉维点阵。通过对比体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）等常见金属结构，阐释了晶体对称性对材料本征性能的制约。引入了晶体取向的概念，并使用密勒指数系统来描述晶面和晶向，这是理解塑性变形和各向异性特性的基础。讨论了X射线衍射（XRD）技术在确定和分析晶体结构中的核心作用。 第二章：晶体缺陷的分类与影响 材料的宏观性能往往由其微观缺陷所主导。本章系统梳理了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的形成机制和几何特征。特别侧重于位错理论，详述了刃型位错、螺型位错及其组合的运动方式，特别是位错在塑性变形、加工硬化以及蠕变过程中的核心作用。对晶界结构（如小角度晶界和大角度晶界）的能态和对晶间腐蚀的敏感性进行了深入分析。 第三章：微观组织的形成与演变 本章聚焦于材料的“微观组织”（Microstructure），这是连接微观原子排列与宏观性能的桥梁。内容涵盖了相变理论的基础，如成核与长大机制。详细讨论了固态相变，特别是扩散控制的相变（如铁素体/奥氏体转变）和无扩散相变（如马氏体转变）。阐述了热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）如何精确调控最终的微观组织，从而实现预期的力学性能。 第二部分：结构材料的性能与调控 在理解微观结构的基础上，本部分深入研究了工程中应用最广泛的结构材料——金属合金和陶瓷的力学行为。 第四章：金属的塑性变形与强化机制 本章深入探讨了金属的力学响应，重点放在其塑性变形行为。详细分析了加工硬化、应变时效等现象。随后，集中论述了多种主要的金属强化机制：晶粒细化强化（Hall-Petch关系）、固溶强化、沉淀强化（析出强化）以及位错缠结强化。对于复合材料中的界面效应导致的强化机制也进行了概述。 第五章：断裂力学与疲劳 从宏观层面引入断裂现象，并转向基于微观结构的断裂行为分析。详细阐述了经典韧性断裂力学（GRIFFITH理论、应力强度因子K）和弹塑性断裂力学（J积分）。随后，深入探讨了材料的疲劳行为，包括S-N曲线的构建、疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程。重点分析了高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的区别，以及环境因素（如腐蚀）对疲劳寿命的影响。 第六章：陶瓷与复合材料的特性 陶瓷材料因其高硬度、耐高温和电绝缘性而重要。本章讨论了陶瓷的共价键与离子键特征如何导致其低延展性和脆性断裂特性。特别强调了加工过程中引入的孔隙率对断裂韧性的负面影响。在复合材料方面，详细分析了纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料）的各向异性力学模型，以及界面对载荷传递效率的关键作用。 第三部分：功能材料的结构与性能耦合 本部分转向对需要特定功能（电学、磁学、热学）的先进功能材料的结构设计原理的探讨。 第七章：电学与介电材料的结构基础 分析了半导体材料（如硅、砷化镓）的能带理论，阐释了掺杂如何精确控制载流子浓度和导电类型。对于电介质材料，讨论了其极化机制（电子极化、离子极化、取向极化），以及如何通过控制晶体缺陷和晶界来优化介电常数和击穿强度，这在电容器和绝缘应用中至关重要。 第八章：磁性材料的微观结构控制 本章聚焦于铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性材料。详细解释了磁畴、磁畴壁的概念及其运动对宏观磁滞回线的影响。讨论了硬磁材料（用于永磁体）和软磁材料（用于变压器）的设计原则，例如通过细化晶粒或引入特定合金元素来提高矫顽力和饱和磁化强度。 第九章：热力学性质与热管理材料 探讨了材料的比热容、热膨胀系数和热导率等热学性能的原子/晶格振动起源。特别关注了热电材料（如碲化铋）的设计理念，即通过结构工程手段（如引入大量点缺陷或纳米结构）实现低热导率与高电导率的解耦，以提高塞贝克系数。 总结与展望 本书的最后部分对材料科学与工程领域的前沿研究方向进行了总结，强调了计算材料学（如第一性原理计算、分子动力学模拟）在预测和指导新材料结构设计中的日益重要的角色，并展望了未来在极端环境材料和多功能集成材料方面的挑战与机遇。 本书内容覆盖了从基本晶体学到复杂功能材料的性能调控，知识体系完整，理论深度适中，是深入理解材料“结构-处理-性能-应用”全链条的权威性参考书。

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