High Temperature Corrosion And Materials Chemistry V pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Electrochemical Society

作者:Opila, E. (EDT)/ Fergus, J. (EDT)/ Maruyama, T. (EDT)/ Mizusaki, J. (EDT)

出品人:

页数:393

译者:

出版时间:

价格:$101.00

装帧:HRD

isbn号码:9781566774697

丛书系列:

图书标签:

• 高温腐蚀
• 材料化学
• 腐蚀机理
• 材料选择
• 氧化
• 硫化
• 碳化
• 高温材料
• 腐蚀防护
• 工程材料

先进材料的界面行为与环境响应：一本聚焦于材料科学前沿的综合性论述 聚焦领域： 固态物理、界面化学、材料服役环境、先进功能材料的结构与性能。 图书定位： 本书旨在为材料科学家、化学工程师以及从事极端条件材料研究的学者提供一个深入理解材料在复杂环境（尤其是涉及界面现象、能量转换与储存以及非平衡态过程）下行为的理论框架与实验方法论。它避开了传统的热力学平衡视角，转而强调动态过程、微观结构演变及其对宏观性能的影响。 --- 第一部分：晶界与界面工程——材料性能的决定性因素 本部分全面探讨了材料内部和外部界面的结构、热力学和动力学特性，阐明了这些界面如何成为材料性能、尤其是寿命和可靠性的关键瓶颈。 第一章：晶界结构、能级与扩散路径 本章深入分析了材料中各类晶界（低角、高角、扭转型、倾斜型）的原子排列特征及其对自由能的影响。我们详细考察了晶界能（Grain Boundary Energy）的计算方法，并探讨了这些能量在驱动晶粒重结晶、蠕变和脆性断裂中的核心作用。特别关注了电子结构如何调制晶界处的原子结合强度，以及如何利用电子束衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）技术对这些纳米尺度的结构进行精确表征。 第二章：表面与薄膜界面：应力、弛豫与缺陷捕获 重点讨论了在薄膜沉积、涂层制备过程中，基底/薄膜界面所承受的内应力（张应力与压应力）的演变。我们引入了“应力松弛”的概念，分析了界面处的位错形成与迁移机制，以及这些缺陷如何影响涂层的附着力和抗剥落能力。此外，还讨论了多层结构中不同材料界面间的范德华力、共价键合和离子键合对整体力学性能的影响。 第三章：异质结的能带匹配与载流子传输 本章将材料界面视为功能性器件的关键组件。内容涵盖了不同半导体、金属-绝缘体或半导体-绝缘体异质结中的能带对齐问题（如肖特基势垒、欧姆接触）。通过详细分析费米能级锁定效应和界面态密度，解释了载流子在界面处的有效分离、传输和复合机制，这对光电器件和催化剂设计至关重要。 --- 第二部分：非平衡态过程与材料的动态响应 本部分将研究重点从静态结构转移到材料在温度、应力、辐射等外部刺激下的动态演化过程，强调时间依赖性的行为。 第四章：扩散动力学与高通量实验技术 超越经典的菲克定律，本章侧重于非经典扩散机制。讨论了快通道扩散（晶界、表面）在材料升温过程中的主导地位。重点介绍利用同位素示踪、二次离子质谱（SIMS）和X射线吸收近边结构（XANES）等高通量、高灵敏度技术，实时监测原子在复杂材料体系（如固态电解质或高温合金）中的迁移路径和速率。 第五章：辐射诱导的材料微结构演变 探讨高能粒子（如中子、质子或离子）轰击对材料内部结构造成的损伤机制。内容包括：位错环的形成、空位-间隙原子团簇的成核与生长、以及辐射对相稳定性的影响。特别关注了在反应堆或加速器环境中，材料的“肿胀”和“脆化”现象，以及如何通过合金化或预辐照处理来提高材料的抗辐照性能。 第六章：蠕变与塑性流变学：温度梯度下的宏观响应 本章深入分析了在高温、恒定或循环载荷下，材料发生的粘性流动——蠕变。详细阐述了Nabarro-Herring蠕变、科布-朗格（Coble-Langer）扩散蠕变以及位错滑移和攀移的竞争机制。分析了微观结构（如晶粒尺寸、第二相粒子钉扎）如何影响蠕变断裂寿命，并介绍了Creep Lifetime Prediction的先进模型。 --- 第三部分：先进环境下的材料化学与电化学行为 本部分将目光投向材料与周围介质（如熔盐、高压气体、或电解液）之间的化学交互作用，特别关注了涉及离子迁移和电荷转移的过程。 第七章：固-气界面反应动力学与钝化层形成 本章关注材料表面在氧化性或腐蚀性气氛中的化学转化。讨论了氧化膜（如 $ ext{Al}_2 ext{O}_3, ext{Cr}_2 ext{O}_3$）的生长动力学模型，特别是朗缪尔-希德瓦尔（Langmuir-Hinshelwood）和Eley-Rideal机制在表面反应中的适用性。对薄而致密的钝化层（Passivation Layer）的形成条件、离子渗透性及其对基体保护效率的评估方法进行了详尽分析。 第八章：固态电解质中的离子传输与界面阻抗 针对能源储存和转换技术（如燃料电池、锂离子电池），本章侧重于固态电解质内部的离子迁移机制。探讨了晶界扩散与晶内扩散的贡献差异，以及高离子电导率所必需的晶体结构特征。详细介绍了电化学阻抗谱（EIS）在诊断固-固界面接触电阻和分离表面反应速率方面的应用。 第九章：电化学腐蚀与应力腐蚀开裂的耦合机制 本章将电化学过程与机械应力相结合，分析材料在电解质溶液中失效的复杂性。讨论了阳极溶解、氢脆（Hydrogen Embrittlement）的发生机理，以及在特定电位窗口下，应力对材料表面溶解速率的加速作用（SCC）。引入了基于电化学断裂力学的分析工具，用以预测和预防结构件在腐蚀性介质中的灾难性失效。 --- 结语：面向未来的材料设计范式 本书最后总结了利用第一性原理计算（DFT）和机器学习方法来预测界面能、扩散势垒和反应活化能的前沿进展，倡导一种基于原子尺度理解来指导宏观材料系统设计的范式转变。它强调，理解材料的“非平衡态”和“界面活性”是开发下一代极端环境可靠性材料的关键。

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