Structure and Function of an Alpine Ecosystem pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Oxford University Press, USA

作者:Bowman, William D.; Seastedt, Timothy R.;

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2001-04-26

价格:USD 154.99

装帧:Hardcover

isbn号码:9780195117288

丛书系列:

图书标签:

• 高山生态系统
• 生态学
• 生物多样性
• 群落生态学
• 植物学
• 动物学
• 环境科学
• 高山研究
• 生态功能
• 结构与功能

现代工程材料的结构-性能关系及应用 内容提要： 本书深入探讨了当代工程领域中至关重要的材料科学核心——结构与性能之间的内在联系。聚焦于金属合金、高分子聚合物、陶瓷材料以及先进复合材料四大类，本书旨在为材料工程师、结构设计师以及相关领域的科研人员提供一个全面、深入且高度实用的知识框架。全书内容以严谨的物理化学原理为基础，辅以大量的工程实例和前沿研究进展，清晰阐述了材料微观结构（从原子排列到晶粒尺寸）如何决定其宏观力学、热学、电学和化学性能，并最终指导材料的选择与应用。 --- 第一章：材料科学基础与性能的量化描述 本章首先为读者构建了理解材料行为的宏观与微观基础。我们将从晶体结构、非晶态结构以及缺陷理论（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的视角，系统解析原子尺度的排列如何影响材料的本征性能。 性能量化： 重点讲解了弹性模量、屈服强度、极限拉伸强度、韧性（断裂韧性$K_{IC}$）、疲劳寿命（S-N曲线分析）和蠕变行为的精确测量方法和理论模型。特别关注了高熵合金等新型材料体系中，传统性能描述模型的适用性与局限性。 环境影响： 探讨了温度、应力状态（单轴、双轴、三轴应力）以及腐蚀介质对材料性能的动态影响，强调了在实际工程环境下进行性能评估的重要性。 第二章：金属材料的微观结构演变与调控 金属合金是现代工业的支柱。本章将深入剖析金属的凝固过程、相变动力学以及热力学控制下的微观组织演化。 晶体学与形变机制： 详细阐述了滑移、孪生等塑性变形机制，解释了加工硬化（Work Hardening）的微观根源。重点介绍位错密度、位错缠结与晶界对材料强度的影响。 热处理工艺： 深入分析了退火、正火、淬火和回火等关键热处理工艺对铁素体、奥氏体、马氏体等组织形态的控制。针对特定应用场景（如航空发动机叶片、高压容器），介绍如何通过精确控制冷却速率和温度保持时间来优化材料的综合性能（如高强度与高韧性的协同）。 先进金属合金： 涵盖了新型高温镍基超合金的沉淀强化机制（如$gamma'$相的析出）、形状记忆合金（SMA）中的马氏体转变，以及增材制造（Additive Manufacturing, AM）金属部件中特有的快速凝固组织和残余应力问题。 第三章：高分子聚合物的结构特征与粘弹性行为 高分子材料因其轻质、易加工和可设计性强的特点，在许多领域取代了传统材料。本章侧重于其独特的链结构和时间-温度依赖性。 分子结构与链构象： 考察了单体类型、分子量分布（分子量对拉伸强度和冲击韧性的影响）、支化度和交联度的结构对材料宏观性能的决定性作用。 粘弹性理论： 详细讲解了橡胶态、玻璃态和粘流态的界限，应用广义Maxwell模型和Voigt模型描述高分子的应力松弛和蠕变行为。重点分析了时间-温度等效原理（Time-Temperature Superposition Principle, TTSP）在预测长期服役性能中的应用。 形变与失效： 探讨了高分子材料的拉伸诱导双折射、冷拔取向强化（如纤维增强）过程，以及微裂纹的萌生与扩展在纤维和薄膜材料中的特殊模式。 第四章：陶瓷材料的强韧化与极端环境下的应用 陶瓷材料以其卓越的耐高温性、耐磨性和化学稳定性著称，但也面临固有的脆性挑战。本章致力于解析其离子/共价键合的特点及强韧化途径。 晶体结构与断裂： 分析了陶瓷材料中难以发生塑性变形的本质原因——缺乏足够的滑移系。重点研究了Griffith裂纹理论在高能材料断裂中的应用。 强韧化技术： 详细介绍了几种主要的增韧策略： 1. 晶粒细化： 引入细小晶粒以提高晶界处的阻碍作用。 2. 第二相强化： 例如氧化锆的相变增韧机制（Transformation Toughening），通过裂纹尖端区域的局部相变应力来抑制裂纹扩展。 3. 纤维增强： 介绍连续纤维增强陶瓷基复合材料（CFRP/CMC）的断裂行为（如裂纹偏转与桥接）。 功能陶瓷简介： 简要涉及压电陶瓷、半导体陶瓷（如铁氧体）的结构与电学性能的关联。 第五章：复合材料的界面工程与协同效应 复合材料是实现材料性能“1+1>2”目标的有效手段。本章聚焦于增强相与基体相之间的界面行为及其对整体性能的支配作用。 界面（Interphase）的决定性作用： 深入分析了界面处的应力传递机制、键合强度（化学键合、机械互锁）如何影响复合材料的层间剪切强度（ILSS）和疲劳性能。 各向异性分析： 基于连续介质力学，推导了纤维增强层合板的经典层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT），用于预测铺层角度对拉伸、弯曲和扭转响应的影响。 制造缺陷与失效模式： 探讨了孔隙率、纤维/基体脱粘、纤维断裂等制造缺陷在高载荷和热循环条件下导致的复合材料退化过程。 第六章：材料的服役性能与失效分析 本章将理论知识应用于实际工程问题，侧重于材料在长期使用过程中可能面临的退化机制。 疲劳与断裂力学： 详细阐述了Paris定律在疲劳裂纹扩展速率预测中的应用，以及影响疲劳寿命的关键因素（表面粗糙度、残余应力、环境腐蚀）。 腐蚀与电化学： 探讨了应力腐蚀开裂（SCC）、氢脆（Hydrogen Embrittlement）等环境引起的材料结构性损伤机理。强调通过改变材料表面状态（如热喷涂、渗碳）来提高抗腐蚀能力。 失效案例分析： 通过对桥梁结构、飞机起落架、核反应堆部件等典型工程结构的失效案例进行逆向工程分析，展示如何利用材料性能数据、显微分析技术（SEM/TEM）和断口形貌学来诊断失效原因，并提出预防措施。 --- 本书特色： 本书结合了经典材料力学与现代计算材料学的前沿进展，注重从原子尺度的微观结构变化到宏观尺度性能表现的完整推导链条。配有大量的手绘概念图和真实实验数据图表，旨在培养读者运用跨学科知识解决复杂工程问题的能力。理论阐述严谨，但始终紧密联系实际工业应用中的挑战与解决方案。

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