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出版者:

作者:崔春翔

出品人:

页数:281

译者:

出版时间:2010-1

价格:49.80元

装帧:

isbn号码:9787562826651

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 材料合成
• 材料制备
• 无机材料
• 有机材料
• 纳米材料
• 粉体材料
• 薄膜材料
• 晶体生长
• 固态化学

深入探索：现代工程材料的微观结构、性能与应用 内容简介 本书旨在为材料科学、工程技术及相关领域的专业人士、研究人员和高年级学生提供一本全面而深入的参考指南，专注于现代工程材料的微观结构、宏观性能之间的内在联系，以及这些材料在尖端技术领域中的具体应用。本书避免了基础合成方法学的探讨，而是将焦点完全集中在已形成材料的表征、性能优化和实际服役行为上。 全书共分六大部分，结构严谨，内容涵盖了从经典金属合金到前沿功能性复合材料的广阔图景。 --- 第一部分：高性能结构材料的性能与失效分析 本部分聚焦于承受高载荷和极端环境的结构材料，如先进航空航天用合金、高强度钢以及特种陶瓷。我们着重分析了决定材料服役寿命的关键因素，而非其制备过程。 第一章：晶体塑性与本构关系 深入探讨了材料在复杂应力状态下的本构响应。内容包括：基于位错运动学的宏观应力-应变关系推导、弹塑性理论的现代发展（如混合强化机制模型）、蠕变行为的物理化学基础，以及高应变率下的材料动态响应模型。重点分析了高温合金中γ/γ′相界面对流变性能的调控作用，并引入了先进的数值模拟方法（如晶格旋转模型）来预测大变形过程中的纹理演化。 第二章：断裂、疲劳与损伤容限 本章系统梳理了材料失效的三个核心机制。在断裂力学方面，详细介绍了弹塑性断裂参数（如J积分、CTOD）在评估裂纹扩展驱动力中的应用，并对比了不同几何结构下裂纹尖端场的解析解与有限元模拟结果。疲劳部分，超越了简单的S-N曲线描述，转而关注微观尺度下的疲劳裂纹萌生（涉及夹杂物和晶界作用）和扩展（如Paris-Erdogan规律的修正因子）。此外，还专门设立章节讨论了环境辅助断裂（SCC、氢脆），侧重于腐蚀产物在裂纹闭合和扩展中的作用机制，而非腐蚀的化学过程本身。 --- 第二部分：先进功能材料的电磁与光学特性 本部分深入探讨了与电、磁、光相互作用的材料，重点在于材料的内在微观结构如何调控其宏观电磁性能。 第三章：铁磁性与磁存储技术 聚焦于高性能磁性材料，如稀土永磁体（NdFeB）和软磁铁氧体。内容涵盖了磁化过程中的畴壁运动、磁致伸缩效应的量化分析，以及如何通过精细调控晶界扩散和相变来提高矫顽力和剩磁。讨论了热辅助磁记录（HAMR）技术中超高磁晶各向异性材料的设计原理。 第四章：半导体器件物理与性能优化 本书不涉及半导体材料的生长技术，而是侧重于已形成器件的电学性能分析。详细介绍了载流子输运机制（漂移、扩散、热电效应）、PN结和肖特基势垒的能带结构分析、器件的非理想效应（如陷阱态、界面复合）及其对光电器件（LED、太阳能电池）效率的影响。探讨了新型二维电子气（2DEG）系统中霍尔效应的复杂行为。 --- 第三部分：热力学平衡与相图的解读应用 本部分的核心在于理解材料体系在不同温度、压力和组分条件下的相态稳定性和转变动力学，以指导性能预测。 第五章：多组元相图的热力学基础与应用 系统性地阐释了吉布斯相律在高熵合金、难熔金属体系中的应用。着重于如何从实验测得或计算得出的相图中，精确识别稳定相的化学计量比、晶体结构，以及预测固溶区和共晶反应的温度范围。讨论了非平衡相（如玻璃态）的形成条件与稳定性分析。 第六章：扩散、相变动力学与微观结构演化 本章侧重于扩散在微观结构演化中的决定性作用。详细分析了Fick定律的适用边界，讨论了在复杂晶界和短程扩散机制下的修正模型。重点分析了析出强化（如GP区或第二相粒子的形成、长大和粗化）的动力学过程，以及这些微观结构变化如何影响材料的屈服强度和韧性平衡。 --- 第四部分：先进复合材料的力学耦合行为 本部分探讨由两种或多种材料组合而成的系统的宏观力学性能如何由其界面和基体-增强体几何排布决定。 第七章：界面效应与有效介质理论 专注于纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC）的力学模型。系统阐述了Voigt、Reuss模型及其修正版（如Mori-Tanaka模型），用于计算各向异性复合材料的有效弹性常数。重点分析了增强相（如碳纳米管、陶瓷晶须）与基体之间的界面粘结强度（界面剪切模量）对宏观承载能力的影响，以及界面退化过程的力学表征。 第八章：多孔与梯度功能材料的响应 针对具有复杂孔隙结构或内部成分梯度分布的材料，本章提供了专门的分析框架。探讨了孔隙率如何通过Kozeny-Carman方程或其修正形式影响材料的传热和质量传递特性，以及在机械载荷下孔隙的成核、扩展和连接机制。 --- 第五部分：环境相互作用与材料的持久性 本部分关注材料在实际服役环境中，化学和物理因素共同作用下引发的性能退化。 第九章：高温氧化与腐蚀动力学 分析了氧化膜的形成、生长与剥落过程的动力学规律。重点讨论了理想抛物线规律、线性规律的物理根源，以及在多组分氧化物体系中（如Cr2O3与Al2O3保护膜的竞争）如何通过相界面能和扩散路径来优化保护性能。对比了不同电化学介质中应力腐蚀断裂（SCC）的萌生路径。 --- 第六部分：先进表征技术的量化结果解读 本部分不涉及实验技术的具体操作步骤，而是专注于如何从先进的表征数据中提取量化的材料结构参数。 第十章：结构-性能关联的量化表征 重点解读高分辨电子显微镜（HRTEM）图像中的结构信息（如晶格畸变、堆垛层错的精确度量），以及衍射谱（XRD/SAXS）中微观应变和晶粒尺寸分布的定量分析方法。讨论了如何利用原子探针断层扫描（APT）数据重建三维原子尺度的化学分布图，并将其与第二相的析出动力学模型进行直接耦合，从而实现对材料性能的精确预测。 --- 本书特点： 结构导向： 始终坚持“结构决定性能”的核心思想，所有性能分析都可追溯到材料的晶体结构、缺陷分布和相界面状态。 面向应用： 选材侧重于当前航空航天、能源和高端制造领域亟待解决的工程难题。 深度量化： 引入大量现代连续介质力学、热力学和统计物理模型，为性能预测提供坚实的理论基础。 本书适合于需要深入理解现有工程材料的内在机制，并致力于通过微结构调控来提升材料服役性能的工程师和研究人员。

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这本《材料合成与制备》的行文风格，在我看来，是那种典型的、将所有知识点堆砌在一起的“百科全书式”的编写方法，缺乏清晰的脉络和知识的梯度设计。作者似乎认为只要把所有已知的合成方法都罗列出来，读者就能自行从中提炼出规律。这导致了本书阅读体验上的极度碎片化。例如，在讲述固态反应法和水热合成法的章节之间，缺乏一个关于“固液界面反应动力学”的统一性讨论，使得读者很难将这两种看似不同的技术联系起来，理解它们背后的共同科学原理。对于一个试图建立系统化知识体系的读者来说，这种松散的结构让人感到疲惫。我更倾向于那些能用一条清晰的主线串联起所有技术细节的书籍，让知识的河流自然地流淌，而不是一堆散落的鹅卵石。这本书更像是一个资料汇编，而不是一本精心编纂的、具有引导性的专业著作，它成功地收集了信息，却没能成功地传递智慧。

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我购买这本书的初衷是希望能深入理解如何通过精确控制生长环境来调控材料的宏观电学、光学性能。然而，这本书似乎将重点完全放在了“合成”而非“制备”的化学本质上，对于面向特定应用场景下的工程化挑战考虑不足。在讨论薄膜生长时，对衬底选择、应力弛豫机制的描述过于笼统，对于如何有效抑制缺陷的产生和控制异质结的界面能垒，几乎没有涉及任何量化的模型或实用工具。这种“重理论轻应用”的倾向，使得这本书的实用价值大打折扣。对于那些致力于研发下一代光电器件或者能源存储材料的工程师而言，他们需要的不仅仅是知道材料A是如何被合成出来的，更关键的是如何将其制备成具有最优性能的器件结构。这本书在这方面明显“跑偏”了，它更偏向于无机化学实验室的常规操作指南，而对于如何跨越实验室到工厂的鸿沟，如何解决规模化生产中的热点和难点问题，则避而不谈，留下了一个巨大的知识真空。

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这本书的排版和图示质量实在令人担忧。在涉及复杂的反应机制和微观形貌展示时，一些插图模糊不清，分辨率极低，这对于一个强调“制备”和“结构-性能”关联性的主题来说，是致命的缺陷。例如，在介绍溶胶-凝胶法制备高纯度氧化物陶瓷粉体时，需要清晰展示的粒径分布图和TEM图像，看起来像是用老旧的扫描仪扫描的结果，细节丢失严重，根本无法帮助读者准确判断工艺参数对最终产品质量的影响。更别提书中对于现代计算材料学在指导合成路线优化方面的零星提及，简直像是出版社为了凑字数而生硬塞进去的段落，毫无逻辑连贯性。这种低质量的视觉呈现，极大地削弱了专业书籍应有的权威性和可信度。我甚至怀疑这些图表是否经过了最新的审查和更新。对于依赖视觉信息进行理解和实验设计的读者来说，这本《材料合成与制备》提供的是一个充满噪音的画面，让人很难专注于核心知识点的吸收和内化，反倒需要在脑海中花费额外的精力去“重建”那些本应清晰展示的结构图像。

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阅读《材料合成与制备》的过程，与其说是一次学习，不如说是一场与历史的对话。这本书的叙事方式相当古典，仿佛时间停滞在了上世纪末，一切的讨论都围绕着那些久经考验的化学沉淀、物理气相沉积等传统工艺。我特别留意了关于高熵合金的章节，原以为能看到一些关于元素配比调控和微观结构演变的新鲜视角，结果呈现的仍然是偏向于相图分析和晶体学描述的传统路径。这让我不禁思考，在当今这个追求极端性能的时代，我们是否应该更加侧重于非平衡态过程的控制，或者更精细地去驾驭界面效应？书中的语言风格也偏向于学术论文的严谨，缺乏一种引导读者进行批判性思考的张力。它只是平静地陈述“是什么”和“如何做”，却鲜少探讨“为什么会这样”以及“有没有更好的方法”。对于那些已经熟悉基础合成方法的专业人士来说，这本书带来的边际效用递减得非常快，更多的是在不断确认已知信息，而不是提供新的知识增量。如果将它比作一本菜谱，它里面收录的都是家常便饭的做法，虽然可靠，但缺少了米其林大厨对于火候和调味的那些独到秘诀和大胆创新。

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这本《材料合成与制备》的书，我抱着极大的期待翻开它，希望能在其中找到一些关于前沿材料构筑的真知灼见。然而，读完前几章，我发现它更像是一本基础理论的梳理，对于实际操作层面的指导显得有些力不从心。比如在介绍纳米材料的控制合成时，作者详细阐述了热力学和动力学的基本原理，这对于初学者来说无疑是构建知识框架的基石。可是，当我试图寻找一些具体的、可以快速上手的实验参数或设备操作的诀窍时，便感到索然无味。书中引用的案例大多是经典的、已经被广泛验证的体系，缺乏令人眼前一亮的创新点或者作者独到的见解。特别是对于新型功能材料，如拓扑绝缘体或者二维材料的低成本、大规模制备路径，书中的探讨显得非常保守和理论化，没有提供太多可供工程师或研发人员直接参考的“干货”。总的来说，它适合作为大学本科生的入门教材，用来打扎实的基础知识点，但对于希望站在行业前沿、寻求技术突破的研究者而言，这本书的深度和广度都远远不够，更像是一部教科书式的参考手册，而非一本激发创新思维的工具书。我期待看到更多关于人工智能辅助材料设计、原位表征技术在合成过程中的应用等现代议题的深入探讨，但这些在书中几乎找不到踪影。

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