具体描述
This book provides a comprehensive presentation of all types of HTSC and includes a broad overview on HTSC computer simulations and modeling. Especial attention is devoted to the Bi-Sr-Ca-Cu-O and Y-Ba-Cu-O families that today are the most perspective for applications. The book includes a great number of illustrations and references. The monograph is addressed to students, post-graduate students and specialists, taking part in the development, preparation and researching of new materials.
好的，这是一本关于先进陶瓷材料结构与性能的深度探讨书籍的简介。 书籍名称：《结构演变与极端环境下的性能优化：先进工程陶瓷的微观调控》 ISBN： 978-1-23456-789-0 版次： 第一版 页数： 约 850 页 装帧： 精装 --- 内容提要 《结构演变与极端环境下的性能优化：先进工程陶瓷的微观调控》是一部面向材料科学家、工程师以及高层次研究生的专业学术著作。本书系统、深入地剖析了新一代高性能工程陶瓷材料在极端服役条件（如超高温、高应力、强腐蚀性介质）下所展现出的复杂微观结构演变规律，并阐述了如何通过精密的微观结构设计和合成工艺来调控其宏观力学、热学及化学性能。 本书的独特之处在于，它不再局限于某一特定材料体系的经验总结，而是着重于结构-性能关系的普适性原理、原位表征技术的应用，以及跨尺度材料设计的理论框架构建。全书内容紧密结合当前航空航天、能源转换以及先进制造领域对高可靠性结构材料的迫切需求。 章节结构与核心内容 本书共分为七个核心部分，涵盖了从基础理论到前沿应用的完整知识体系： 第一部分：先进工程陶瓷的基础理论与表征前沿 (Foundational Theory and Advanced Characterization) 本部分奠定了全书的理论基础，并介绍了当前研究中最尖端的表征技术。 1. 晶体结构、化学键合与缺陷物理学： 深入讨论了离子晶体、共价晶体以及复合氧化物体系中点缺陷、线缺陷和界面缺陷的形成能、迁移率及其对材料电学和力学性能的本征影响。着重分析了高熵陶瓷体系中局域无序对晶格热导率的调控机制。 2. 多尺度建模与模拟： 详细介绍了密度泛函理论（DFT）、分子动力学（MD）模拟以及相场模型在预测陶瓷材料相变、晶界扩散和蠕变行为中的应用。探讨了如何将微观计算结果有效耦合至宏观有限元分析（FEA）框架中。 3. 原位（In-Situ）与同步辐射表征技术： 重点阐述了同步辐射X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）以及原子力显微镜（AFM）在实时监测材料在载荷、温度梯度或化学反应中微观结构动态演化方面的最新进展和数据解析方法。 第二部分：高温力学性能的微观调控 (Microstructural Control of High-Temperature Mechanical Properties) 此部分聚焦于材料在高温下的抗蠕变性、抗疲劳性以及断裂韧性的提升策略。 4. 晶界工程与晶界扩散控制： 探讨了通过添加少量杂质或进行特定烧结工艺来“净化”或“钝化”晶界，从而有效抑制高温下的晶界滑移和扩散蠕变。引入了“晶界固溶强化”和“晶界析出钉扎”的定量模型。 5. 增韧机制的跨尺度设计： 详述了如何通过设计纤维/颗粒增强体与基体之间的界面作用力，诱导裂纹偏转、桥接和分层机制，从而实现断裂韧性的显著提升。特别关注了准脆性断裂与增韧陶瓷体系的临界应力强度因子分析。 6. 热障涂层（TBCs）中的残余应力管理： 针对热障涂层体系，分析了气相沉积（PVD）和等离子喷涂（APS）过程中引入的复杂残余应力分布，以及这些应力如何与热循环下的氧化层生长耦合，最终导致剥落失效的机制。 第三部分：热物理性能与热电转换材料 (Thermophysical Properties and Thermoelectric Conversion) 本部分关注陶瓷材料的热导率、热膨胀系数以及其在热电材料中的应用。 7. 低热导率（“玻璃态”）陶瓷的构筑： 深入探讨了通过引入大量晶格失配的纳米尺度第二相、晶格内固溶体或复杂晶体结构（如Zintl相和塞曼结构）来实现“声子玻璃、电子导体”特性的理论基础和合成路径。 8. 热电优值（ZT）的协同优化： 聚焦于优化材料的功率因子（S²σ）与热导率（κ）之间的矛盾关系。分析了通过载流子浓度调控、电子能带结构工程（如费米能级处的态密度峰值调控）来提升ZT值的具体实例。 第四部分：极端环境下的化学稳定性与抗氧化 (Chemical Stability and Oxidation Resistance in Extreme Environments) 本部分涉及陶瓷材料在高温氧化、腐蚀以及热腐蚀（如熔盐腐蚀）中的行为。 9. 高温气相氧化动力学与保护性氧化膜的形成： 阐述了在高氧分压和高流速条件下，陶瓷（如SiC、ZrB2）表面的氧化反应机理。详细讨论了形成致密、自修复性氧化层（如SiO2、Al2O3）的关键工艺参数和化学势梯度控制。 10. 熔盐和烟气环境中的选择性腐蚀： 针对燃气轮机和核能应用，分析了熔融的硫酸盐、钒氧化物或碱金属蒸气对陶瓷基体材料的选择性侵蚀机制，特别是对SiC基体的Si气化和碳化硅脱层现象的微观描述。 第五部分：先进陶瓷的制备工艺与尺度效应 (Processing Techniques and Scaling Effects) 本部分连接了微观理论与可制造性。 11. 高纯度粉体制备与绿色合成： 比较了水热合成、溶胶-凝胶法、燃烧合成等先进方法在控制粉体粒径分布、形貌以及化学均匀性方面的优劣。强调了超细粉体制备对最终烧结致密度的影响。 12. 无压烧结与致密化机制： 深入分析了扩散粘滞、晶界迁移、孔隙演化等在固相烧结、液相烧结以及放电等离子烧结（SPS）过程中的差异。讨论了SPS技术如何通过高致密化率和快速烧结来抑制高温相变和晶粒过度生长。 第六部分：功能性陶瓷复合材料的界面设计 (Interface Engineering in Functional Ceramic Composites) 13. 陶瓷基复合材料（CMCs）的界面本征反应： 聚焦于在超高温下，纤维（如C/SiC、SiC/SiC）与基体之间反应生成的脆性中间相（如SiC-SiC界面）对断裂韧性的负面影响。提出通过涂层技术（如PyC、BN）来构筑“弱且韧”界面的设计原则。 第七部分：展望与未来挑战 (Outlook and Future Challenges) 总结了当前研究的瓶颈，并展望了如人工智能辅助材料筛选、原位催化反应中的陶瓷载体设计等前沿方向。 读者对象 本书是材料科学、固体物理、化学工程、机械工程等领域的研究生（硕士、博士）及博士后研究人员的理想参考书。同时，它也是相关工业研发机构（如航空发动机、核电技术、半导体设备制造）工程师深入理解材料失效机理和性能提升途径的必备工具书。 本书的特点： 深度与广度兼具： 既涵盖了基础的晶体缺陷理论，又深入到先进的同步辐射表征和跨尺度模拟。 问题驱动型叙述： 围绕“如何在极端条件下保证陶瓷结构的完整性和功能性”这一核心挑战展开论述。 严谨的科学语言： 采用高度专业化的术语和严谨的数学模型，确保了内容的学术准确性。
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