Fundamentals of Nanoscale Film Analysis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Alford, Terry L./ Feldman, Leonard C./ Mayer, James W.

出品人:

页数:350

译者:

出版时间:2007-2

价格:$ 123.17

装帧:HRD

isbn号码:9780387292601

丛书系列:

图书标签:

• 纳米薄膜
• 材料分析
• 纳米技术
• 表面科学
• 薄膜技术
• 表征
• 扫描探针显微镜
• 原子力显微镜
• X射线衍射
• 电子显微镜

好的，以下是一份关于《Fundamentals of Nanoscale Film Analysis》之外的、关于材料科学与工程领域的图书简介，字数大约1500字。 --- 《高级材料热力学与相变动力学》 一、 书籍概述 《高级材料热力学与相变动力学》深入探讨了材料科学与工程领域最核心的两个基石——热力学和相变动力学。本书旨在为研究生、高级本科生以及从事材料设计与研发的工程师提供一个全面而严谨的理论框架，用以理解和预测材料在不同温度、压力和成分条件下的行为。 本书的独特之处在于，它不仅涵盖了经典的热力学定律和统计力学基础，更着重于将这些理论工具应用于现代材料体系，特别是复杂合金、陶瓷、聚合物以及功能性薄膜的相平衡与演化过程。内容组织上，结构清晰，逻辑严密，从微观尺度的原子间相互作用到宏观尺度的系统平衡，层层递进，辅以大量的实际案例分析，以期培养读者运用热力学和动力学思维解决实际材料问题的能力。 二、 核心内容详解 本书共分为六大部分，共十八章： 第一部分：热力学的理论基础与统计力学视角 (Statistical Thermodynamics Foundations) 本部分为后续章节奠定坚实的理论基础。 1. 经典热力学回顾与扩展： 重新审视热力学基本定律、吉布斯自由能、活度以及化学势的概念。重点讨论了如何将这些宏观量与微观结构联系起来，特别是对于非理想固溶体和缺陷体系的适用性。 2. 统计力学在材料科学中的应用： 详细阐述了系综理论（正则、巨正则、微正则系综），并聚焦于配偶函数（Partition Function）的构建与计算。深入分析了晶格振动（德拜模型、爱因斯坦模型）对材料热容和熵的贡献。 3. 自由能的形貌与稳定性： 探讨了热力学稳定性判据，包括对均匀体系和非均匀体系（如界面）的能量分析。引入了曲率效应和尺寸效应如何影响纳米尺度材料的吉布斯自由能。 第二部分：多组分与多相平衡 (Multi-component and Multi-phase Equilibria) 本部分聚焦于复杂材料体系的相图构建与解读。 4. 二元与三元相图的构建： 系统介绍相图的几何学原理，包括共晶、共熔、包析和先析反应。重点讨论了在压力影响下的相平衡调整，并详细解析了铁碳合金、铜镍合金等经典体系的相变路径。 5. 溶液热力学与化学计量学： 深入研究理想溶液、稀溶液模型以及拟合模型的应用，例如Regular Solution Model, Sublattice Model，并讨论了固溶体中组元偏离理想行为的原因。 6. 界面热力学与表面能： 将热力学原理扩展至界面现象。详细分析了晶界、液-固界面、气-固界面的形成能、扩散能垒以及对材料宏观性能（如烧结、晶粒长大）的影响。 第三部分：相变动力学导论 (Introduction to Phase Transformation Kinetics) 本部分从平衡态理论转向非平衡态的演化过程。 7. 热力学驱动力与过饱和度： 定义了相变过程中的热力学驱动力（过冷度、过饱和度），并探讨了不同驱动力下相变的机制差异。 8. 成核理论 (Nucleation Theory)： 详述了经典成核理论（CNT），包括临界核的形成能垒、临界半径的确定。引入了非经典成核机制，如非均相成核和连续成核。 9. 生长机制与形貌演化： 分析了扩散控制生长和界面控制生长的动力学特征。重点讨论了位错促进的生长、切变（Shear）机制以及界面能对生长形貌（如树枝晶、平面化生长）的控制。 第四部分：扩散、迁移与界面动力学 (Diffusion, Migration, and Interface Kinetics) 本部分关注原子尺度的物质迁移过程。 10. 晶格扩散理论： 深入解析了点缺陷的形成、迁移机制（空位、间隙原子），并推导了菲克定律的扩散系数与温度和晶体结构的关系。 11. 非晶体与快速扩散途径： 讨论了在晶界、亚晶界、和表面等快速扩散路径上的原子迁移行为。特别关注了在电场、应力场作用下的定向迁移（电迁移、溶质拖曳）。 12. 界面迁移率与驱动力： 将界面视为一个动态的“反应面”。建立了界面迁移率（Mobility）与界面能、界面能梯度之间的定量关系，并应用于晶粒边界迁移和共沉淀过程。 第五部分：动力学模型与微观结构演化 (Kinetic Modeling and Microstructure Evolution) 本部分将动力学理论应用于实际的微观结构控制。 13. 相变动力学方程： 详细介绍Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) 模型及其适用范围和局限性。讨论了非恒温过程中的动力学分析方法。 14. 粗化机制 (Coarsening Mechanisms)： 深入研究了奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald Ripening）和磨损（Coarsening）的动力学。分析了如何通过控制冷却速率或添加稳定剂来抑制粗化过程。 15. 计算热力学与相场模型基础： 引入计算工具，如CALPHAD方法在预测复杂相图中的应用。初步介绍相场模型（Phase Field Model）如何耦合热力学梯度与动力学演化，模拟复杂形貌的生长。 第六部分：应用案例分析 (Case Studies in Advanced Materials) 本部分将理论与现代材料工程的前沿问题相结合。 16. 高温合金与蠕变行为： 应用热力学稳定性分析和扩散动力学解释高温下相的析出、溶解以及蠕变过程中的位错-析出物交互作用。 17. 陶瓷与烧结过程的动力学控制： 结合界面能和扩散，分析了固态烧结中颈部的形成、孔隙的迁移和消除过程的动力学规律。 18. 高熵合金与非平衡态： 讨论了在快速凝固或辐照条件下形成的高熵合金（HEA）体系的相分离与稳定问题，重点关注其相变的非经典动力学特征。 三、 目标读者与学习目标 目标读者： 材料科学与工程、物理学、化学工程等相关专业的研究生及博士生。 从事先进材料研发、工艺优化的工业研究人员和工程师。 希望深入理解材料热力学与相变原理的高级本科生。 学习目标： 掌握运用统计力学原理计算材料热力学性质的方法。 能够准确解读并构建复杂多组分相图，预测相变温度和平衡组分。 理解并量化描述成核、生长和粗化等相变动力学过程的关键参数。 能够将热力学驱动力和动力学限速相结合，解释和设计材料的微观结构演化路径。 四、 本书特色 1. 理论深度与工程应用的结合： 平衡了从基本原理到复杂模型推导的严谨性，同时紧密结合了实际材料（如新型合金、陶瓷涂层）的加工和性能问题。 2. 强调动力学在微观结构控制中的核心作用： 相较于侧重平衡态的教材，本书将大量的篇幅用于探讨时间依赖性，帮助读者理解“如何”以及“多快”实现预期的微观结构。 3. 丰富的数学推导与可视化案例： 每一核心概念均附有详细的数学推导过程，并配有大量相图、扩散剖面图以及模拟得到的微观结构演化图例，增强直观理解。 ---

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