具体描述
《高性能多相复合陶瓷》是针对过去20多年有关多相复合陶瓷材料研究的系统性总结，内容包括：晶须补强增韧的多相复合陶瓷材料，颗粒弥撒增韧的多相复合陶瓷材料，相变增韧的多相复合陶瓷材料，仿竹木结构的纤维独石多相复合陶瓷，仿贝壳珍珠岩结构的层状多相复合陶瓷，多相复合陶瓷材料的应用等。
《新材料的革命：微纳结构功能梯度材料的理论与应用》 图书简介 本书深入探讨了当前材料科学领域最前沿的研究方向之一——微纳结构功能梯度材料（Functionally Graded Materials, FGM）的理论基础、制备技术及其在高端工程领域中的创新应用。它并非关注多相复合陶瓷的微观界面性能或宏观力学响应，而是聚焦于材料内部成分和/或结构参数如何连续、梯度地变化，从而实现单一材料无法企及的综合性能优化。 第一部分：理论基础与建模 本书的第一部分奠定了理解功能梯度材料所需的理论基石。我们将从热力学和相变动力学的角度出发，阐述梯度结构形成的热力学驱动力。重点分析了材料在空间域（一维、二维甚至三维）内，其弹性模量、热膨胀系数、导电性或阻尼特性如何按特定函数关系分布。 梯度场的数学描述与控制方程的建立： 详细介绍了如何基于经典连续介质力学框架，结合空间变量对材料属性的依赖性，推导适用于梯度材料的本构方程。这包括对梯度弹性、梯度粘弹性以及梯度塑性的描述，特别强调了梯度参数对柯西应力张量和本构关系的影响。 热-力-电耦合效应的分析： 针对实际工程环境，书中深入分析了温度场、应力场和电场在梯度材料内部的相互作用。例如，如何通过精确控制氧化物与金属的梯度分布来实现高效的赛贝克效应（Seebeck effect）增强，或如何利用梯度结构抑制热应力集中。 界面稳定性与失效机制的理论预测： 功能梯度材料的优势在于避免了传统复合材料中尖锐的界面。然而，梯度变化速率过快仍可能导致内部损伤累积。本书提出了基于梯度能量释放率（Graded Energy Release Rate, GERR）的裂纹萌生与扩展判据，用于预测材料在极端载荷下的长期服役可靠性。 第二部分：先进的制备技术与微结构控制 理解了理论，接下来的核心是实现这些精细的梯度结构。本部分系统梳理并比较了当前制备功能梯度材料的多种先进技术，强调了对微纳尺度结构进行精确控制的能力。 增材制造（Additive Manufacturing）在FGM中的应用： 重点阐述了激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等粉末床熔融技术如何通过实时调节激光功率、扫描速度和原料配比，实现金属/陶瓷或不同合金体系的梯度过渡。书中配有大量的微观组织截面图，展示了如何通过优化工艺窗口控制过渡区的晶粒尺寸和相分布。 原位反应与扩散连接技术： 对于高熔点或反应活泼的体系，书中详细介绍了通过控制扩散退火或固态反应速率来实现梯度结构的路径。这包括对扩散偶件的界面分析，以及如何利用不同元素在基体中的扩散系数差异来设计梯度剖面。 薄膜与涂层技术： 针对电子和光学应用，本书详述了反应溅射（Reactive Sputtering）、脉冲激光沉积（PLD）等技术在沉积梯度功能薄膜中的应用。通过精确控制靶材切换时间或反应气体分压，可以制备出具有精确光学常数或电学性能梯度的超薄层系。 第三部分：前沿应用与工程挑战 本书的最后一部分将理论与制备技术相结合，展示了功能梯度材料在解决当前工程瓶颈问题中的巨大潜力。这些应用侧重于材料性能的综合提升，而非单一维度的增强。 极端温度环境下的热障涂层（TBCs）升级： 针对航空发动机涡轮叶片等部件，阐述了如何设计具有热导率梯度分布的陶瓷涂层，以有效减少热应力集中，延长涂层寿命。重点讨论了梯度结构如何平衡粘附力与耐热震性。 仿生结构与智能材料系统： 借鉴自然界中如贝壳或骨骼的梯度结构，本书介绍了如何制造具有特定梯度硬度或韧性梯度的生物医用植入体（如人工髋关节材料），以优化与宿主组织的生物相容性和机械匹配性。 高效能量转换与储存： 深入剖析了FGM在固态电池电极材料、热电材料中的应用。通过构建电子导电性和离子导电性相互耦合的梯度结构，极大地提高了材料的功率密度和能量转换效率，这与传统的均质电极设计理念形成了鲜明对比。 结构健康监测（SHM）集成： 探讨了如何将压电或磁致伸缩陶瓷的活性组分梯度引入结构主体，使材料本身具备感知和响应外部载荷变化的能力，从而实现材料与传感器的深度融合。 本书的独特价值 《新材料的革命：微纳结构功能梯度材料的理论与应用》全面系统地覆盖了FGM从基本理论到复杂工程实践的全链条知识。它避免了对传统复合材料（如纤维增强或颗粒增强）的重复论述，而是专注于“连续变化”这一核心概念所带来的材料设计范式的转变。本书的深度和广度使其成为材料科学、机械工程、航空航天及生物医学工程领域研究生、研究人员及高级工程师不可或缺的参考书。它旨在激发读者跳出传统材料组分的束缚，以空间函数的形式思考和设计下一代高性能工程材料。
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