Thermodynamic Data, Models and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Fabrichnaya, Olga B. (EDT)/ Saxena, Surendra K./ Richet, Pascal/ Westrum, Edgar F., Jr./ Fabrichnaya

出品人:

页数:198

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9783540140184

丛书系列:

图书标签:

• Thermodynamics
• Oxide Materials
• Phase Diagrams
• Materials Science
• Computational Thermodynamics
• Materials Modeling
• Solid State Chemistry
• Materials Properties
• High Temperature Materials
• Ceramic Materials

好的，这是一本关于材料科学和热力学应用的图书的详细简介，专注于描述非氧化物体系的热力学行为、相图绘制与模型应用。 --- Advanced Thermochemical Modeling and Non-Oxide System Analysis: Kinetics, Defects, and Phase Stability in Complex Inorganic Materials 图书概述： 本书深入探讨了在极端条件下（高温、高压、反应性气氛）下，非氧化物体系（如氮化物、碳化物、硫化物、硼化物以及金属间化合物体系）的热力学行为、微观缺陷机制及其宏观相图的构建。本书旨在为材料科学家、冶金工程师以及化学物理学家提供一套全面的理论框架和实用工具，用于理解和预测复杂无机非氧化物材料在合成、加工和服役过程中的相变、稳定性和反应动力学。 本书的重点在于超越传统氧化物体系的范畴，聚焦于那些因共价性或强金属键合而表现出独特热力学特征的材料。内容涵盖了从基础统计热力学到高级计算方法（如CALPHAD方法在非氧化物体系中的特有应用），以及如何将这些模型与实验数据（如高温X射线衍射、质子传导、化学势测量）相结合，以建立精确的相图。 核心内容板块详解： 第一部分：非氧化物体系的热力学基础与微观结构 第一章：非氧化物体系的独特化学键合与热力学基态 本章详细分析了氮化物（如Si₃N₄, BN）、碳化物（如SiC, TiC）和金属间化合物（如Ni₃Al, Mg₂Si）体系中占据主导地位的化学键合特征——共价键、金属间键和部分离子键的混合效应。讨论了如何利用键能模型（如分子动力学或第一性原理计算）来估计非氧化物体系的基态自由能，并对比了它们与典型离子型氧化物体系在熵项和焓项构成上的显著差异。重点讨论了位错形成能、晶界能等对体系宏观稳定性的影响。 第二章：缺陷热力学在非金属材料中的应用 在非氧化物体系中，尤其是在半导体材料（如III-V族或II-VI族化合物）和结构陶瓷中，点缺陷的浓度和类型对材料性能起着决定性作用。本章将非氧化物系统的缺陷热力学模型化，侧重于空位、间隙原子、取代缺陷以及施主-受主复合体。详细阐述了如何使用布劳恩-福雷（Braun-Frenkel）或范维申（Van Veen）模型来确定在不同化学势（如氮气分压、碳蒸汽压）下的稳定缺陷结构，并讨论了缺陷对电子结构和机械性能的耦合影响。 第三章：化学势与环境条件的控制 与氧化物体系主要受氧逸度控制不同，非氧化物体系的热力学稳定性强烈依赖于其他反应性气体（如N₂、H₂、CH₄、或特定金属蒸汽）的分压。本章构建了如何基于化学平衡原理，精确控制反应气氛以稳定特定非化学计量比相的理论模型。特别关注了氮化物和碳化物的“活性热力学”，即如何利用物质-气体平衡来确定材料的合成窗口。 第二部分：复杂非氧化物相图的构建与模型化 第四章：CALPHAD方法在多组元非氧化物体系中的拓展 本书将CALPHAD方法（计算相图）的原理应用于更复杂的非氧化物多组元系统（例如M-C-N-B体系）。重点讨论了如何精确描述非理想溶液模型（如亚点阵模型或随机溶液模型）在包含具有不同配位数的化合物（如碳化物和氮化物并存）时的适用性。本章提供了处理非整数化学计量比相和过渡金属合金化效应的数学方法。 第五章：液-固和固-固相平衡的数值模拟 针对高熵合金（HEA）和复杂金属间化合物的合成，本章深入探讨了液相分离、共晶和包晶反应的模拟。使用液相中原子混合的特殊热力学描述（如将非氧化物溶剂的溶解度、热容和组分依赖性纳入自由能泛函中），以预测固化过程中的组织形成和偏析行为。 第六章：高压相变与亚稳态相图 许多重要的非氧化物材料（如超硬材料BN的立方相）需要在高压下合成。本章讨论了在高压下（超过10 GPa）体积变化对吉布斯自由能的贡献，并展示了如何修正格林-迪拜（Grüneisen）参数来构建高压相图。此外，还探讨了在动力学限制下，亚稳态碳化物和氮化物的形成条件及其热力学驱动力。 第三部分：动力学与结构稳定性 第七章：扩散机制与反应速率理论 非氧化物材料的性能往往受其扩散行为的限制。本章详细分析了在非氧化物晶格中，如碳化物中的碳扩散或氮化物中的氮扩散，其跳越机制（例如，通过间隙或空位辅助的会合机制）。引入了逆反应动力学模型，用以预测材料在高温氧化、渗碳或渗氮过程中的界面反应速率。 第八章：热力学驱动的界面稳定性分析 在复合材料或多层膜结构中，界面能和界面反应热是决定长期稳定性的关键因素。本章使用相场模型（Phase-Field Modeling）结合热力学驱动力（$Delta G$），模拟了非氧化物界面在热应力或化学梯度下的演化，包括对相界迁移率的量化。 第九章：实验验证与数据融合 本章聚焦于如何利用先进的实验技术来验证非氧化物体系的热力学模型。内容包括：高温电化学电池法测定化合物的氧分压或氮分压、高分辨率透射电镜（HRTEM）对界面缺陷的识别，以及同步辐射技术在原位研究相变过程中的应用。强调如何将这些复杂数据通过最小二乘法等优化技术，反馈到CALPHAD模型中进行参数修正，形成一个闭环的材料设计流程。 目标读者： 材料物理学家、化学工程师、冶金工程研究生、从事高温陶瓷、硬质合金、功能性半导体或新型电池电极材料（如硫化物或氮化物固态电解质）研发的科研人员和工程师。 本书特色： 专业深度： 专注于非氧化物体系，填补了现有热力学文献中对这类复杂体系描述的空白。 方法论驱动： 详细介绍了从第一性原理到宏观CALPHAD模型的全套计算工具链。 应用导向： 提供了大量实际的非氧化物案例研究，指导读者解决实际的材料合成和性能预测问题。

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