Thin Film Shape Memory Alloys pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Miyazaki, Shuichi (EDT)/ Fu, Yong Qing (EDT)/ Huang, Wei Min (EDT)

出品人:

页数:459

译者:

出版时间:2009-9-28

价格:USD 175.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521885768

丛书系列:

图书标签:

• 形状记忆合金
• 薄膜材料
• 材料科学
• 物理
• 工程
• 薄膜技术
• 智能材料
• 合金
• 纳米材料
• 功能材料

“记忆之形：探索金属的形变之舞” 本书并非以“薄膜形状记忆合金”为主题，而是将目光投向了材料科学中另一片广阔而迷人的领域：宏观形状记忆合金（Bulk Shape Memory Alloys, BSMAs）。它将带领读者深入探究这些神奇材料在宏观尺度下的独特性能，以及它们如何通过巧妙的设计与加工，在工程应用中绽放出令人惊叹的潜力。 我们从形状记忆合金的基础原理出发，但并非聚焦于薄膜的制备与微观结构。相反，我们将重点剖析宏观材料中应力诱导马氏体相变的机制。读者将了解，在特定的温度阈值下，这些合金能够“记住”其原始的、高温下的晶体结构，并通过外部刺激（如温度变化或机械应力）在低温下的马氏体相和高温下的奥氏体相之间可逆地转变。这本书将深入阐述这一相变过程的热力学与动力学，详细解析其背后的晶体学原理，以及影响相变温度、回复应力等关键性能的微观结构因素，例如晶粒尺寸、位错密度以及相界面的特性。 本书的另一核心内容是宏观形状记忆合金的设计与制备工艺。我们将详细介绍不同类别的宏观形状记忆合金，如镍钛合金（NiTi）、铜基合金（Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni）以及铁基合金（Fe-Ni-Co-Al-Si-Nb）等，并深入探讨它们的成分设计对性能的影响。在制备工艺方面，我们将重点阐述冶金技术，包括真空感应熔炼（VIM）、真空电弧重熔（VAR）等传统冶金方法，以及更先进的定向凝固技术，如何用于优化宏观材料的微观结构和宏观性能。我们还将探讨热加工与冷加工对宏观形状记忆合金性能的影响，例如锻造、轧制、挤压等工艺如何影响其晶粒取向、位错分布，进而提升其形状记忆效应和超弹性性能。 随后，我们将深入探讨宏观形状记忆合金的力学行为与性能表征。这包括对其超弹性（Superelasticity）的详尽解析，即在远超屈服强度的情况下，材料仍能表现出高度的应变回复能力，这与普通金属的塑性变形有着本质区别。我们将通过应力-应变曲线的分析，深入理解其迟滞回线、回复应力以及应变幅度等关键参数。此外，本书还将详细介绍各种表征宏观形状记忆合金性能的实验方法，例如差示扫描量热法（DSC）用于确定相变温度，万能试验机用于测量力学性能，以及X射线衍射（XRD）和金相显微镜用于分析其微观结构。 本书的重头戏在于宏观形状记忆合金在各个工程领域的广泛应用。我们并非讨论薄膜在微电子或光电器件中的应用，而是将焦点放在宏观结构。例如： 航空航天领域： 形状记忆合金作为自修复材料和智能连接件的应用。想象一下，飞机机翼在承受载荷时发生微小变形，但通过温度变化，其能够自动恢复初始形状，有效延长使用寿命。或者，用于制造能够自动连接或分离的部件，简化装配过程。 生物医学工程： 探讨宏观形状记忆合金在骨科植入物（如镍钛合金骨钉、支架）和血管支架中的应用。这些材料能够根据体温的变化，在植入后自动展开，提供稳定的支撑，并且良好的生物相容性使其成为理想的医疗器械材料。 汽车工业： 介绍其在汽车发动机执行器、自动气候控制系统中的应用，例如利用形状记忆效应控制阀门的开关，或者用于制造自动调节的座椅。 机器人与自动化： 探索其在驱动器和执行器中的潜力，例如制造具有仿生运动能力的机器人手臂，或用于设计更高效、更紧凑的自动化设备。 土木工程： 介绍其在桥梁减震器、结构加固中的应用，利用其形状记忆特性吸收地震能量，提高结构的抗震能力。 此外，本书还将深入探讨影响宏观形状记忆合金在实际应用中性能的挑战与解决方案。这包括疲劳寿命、长期稳定性、成本效益以及加工性等方面的难题。我们将介绍最新的研究进展，例如如何通过合金成分的微调、热处理工艺的优化以及复合材料的设计来克服这些挑战，从而推动宏观形状记忆合金在更多高科技领域的广泛应用。 总而言之，“记忆之形：探索金属的形变之舞”是一本全面而深入的著作，它将为读者呈现一个充满活力与创新潜力的宏观形状记忆合金世界，展现了材料科学如何以其独特的“记忆”能力，为人类的工程技术发展注入新的活力。

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这本书的行文风格，坦白说，非常具有**学术深度**，阅读过程需要极高的专注度。我是在一个相对放松的环境下开始阅读的，结果发现，对于**多晶体界面能**以及**扩散蠕变**这类概念，如果不对其背后的**吉布斯自由能**变化有基本认知，阅读起来会感到吃力。它不像是一本科普读物，更像是一份详尽的**实验报告汇编**，充满了**本构方程**和**有限元分析（FEA）**的细节描述。我尤其关注了其中关于**断裂韧性测试**中试样制备和加载速率对结果影响的章节，作者引用了大量来自国际顶级期刊的实验数据来支撑其论点，数据图表制作得非常专业，但数据点之间的拟合曲线和误差分析部分，感觉可以更详尽一些，毕竟这直接关系到理论模型的**可重复性**。对于希望了解如何通过**高通量计算**预测**材料性能**的读者来说，这本书提供了丰富的理论基础，但可能缺乏对最新**机器学习辅助材料设计**方法的探讨，略显传统。

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这本书的封面设计就给我一种非常专业和严谨的感觉，蓝色的背景配上流线型的金属结构图案，很符合**材料科学**的调性。我个人对**高温合金**和**结构动力学**领域一直抱有浓厚的兴趣，所以毫不犹豫地入手了。初翻目录，章节的编排逻辑清晰，从基础的晶体结构理论，到复杂的**热力学相变**过程，再到实际应用中的**疲劳损伤机制**，覆盖面相当广博。我特别欣赏作者在阐述**应力松弛**和**蠕变行为**时所采用的图示和数学模型，它们不是那种晦涩难懂的堆砌，而是经过精心提炼，即便是一个初涉该领域的学生也能窥见其精髓。特别是关于**超塑性变形**那一章，它深入探讨了微观晶界迁移对宏观形变的影响，这对于我们理解**精密成型工艺**中如何控制最终零件的尺寸精度至关重要。总的来说，这本书无疑是为那些需要深入研究**高强度结构材料**性能的工程师和研究人员量身定制的权威参考书，阅读体验是扎实且富有启发性的。

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这本书给我带来的最大冲击在于其对**环境耦合效应**的全面覆盖。我原本以为这只是一本聚焦于基础力学性能的教材，但惊喜地发现，它用了大量篇幅探讨了**氢脆**和**辐照损伤**对材料长期可靠性的影响。特别是在讨论**应力腐蚀开裂（SCC）**的机理时，作者清晰地区分了**阳极溶解控制**和**氢致脆化控制**的路径，并提供了相应的**加速寿命测试（ALT）**设计思路，这对于核工业和深海工程领域的安全评估人员来说，价值无可估量。它成功地搭建了**微观损伤演化**与**宏观安全裕度**之间的桥梁。如果说有什么可以改进的地方，那就是在**无损检测（NDT）**技术如何与这些材料退化模型相结合以实现**预测性维护**方面，可以增加一个专门的综述章节，连接理论与现代工业实践的前沿。这本书的视野广阔，无疑是一部里程碑式的参考著作。

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坦白讲，这本书的定价对于个人读者来说是相当高的，我是在一个研究机构的资助下才能购买和细读的。这本专著的优点在于其**参考文献的广度和时效性**，几乎涵盖了过去三十年中所有关键性的突破。我个人非常喜欢其中关于**相场法（Phase-Field Method）**模拟**晶界迁移**的章节，它用一种非常直观的方式解释了在**梯度温度场**下，材料内部形貌如何演化，这比很多纯数学的描述要生动得多。阅读过程中，我发现作者在解释**应变梯度理论**时，引用了一个非常经典的**双滑移带模型**作为辅助案例，这个案例极其巧妙地揭示了**材料尺寸效应**的物理根源。唯一的不足可能在于排版，某些公式的下标和上标在某些字体下看起来有些拥挤，需要花时间去辨认，尤其是在快速查阅特定公式时，会稍微影响阅读的流畅性。

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我是一名在**航空航天**领域工作的材料工程师，购买这本书主要是为了解决实际工作中遇到的**高温部件寿命评估**问题。这本书的前半部分，关于**热机械疲劳（TMF）**的理论推导，非常扎实，特别是对**低周疲劳寿命**预测模型的讨论，为我们制定维护计划提供了可靠的理论依据。然而，当内容转向**增材制造（3D打印）**过程中形成**非平衡态微结构**的分析时，我感觉深度有所下降。书中提到了一些关于**快速凝固**对晶粒尺寸影响的初步观察，但对于**定向凝固**和**单晶体生长**中必须考虑的**溶质偏析**问题，似乎没有给予足够的篇幅进行深入探讨，这对于制造涡轮叶片等关键部件的工程师来说，是一个小小的遗憾。整体上，它更侧重于**传统冶金和热处理**的范畴，对于新兴的**快速制造技术**的材料科学挑战，处理得略显保守。

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