Process Systems Analysis and Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Coughanowr, Donald R./ Leblanc, Steven

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 298.60

装帧:

isbn号码:9780073397894

丛书系列:

图书标签:

• Process Control
• Chemical Engineering
• Systems Analysis
• Control Theory
• Process Dynamics
• Modeling
• Simulation
• Automation
• Instrumentation
• Feedback Control

现代材料科学前沿：结构、性能与应用 本书深入探讨了当代材料科学领域的核心议题，聚焦于先进材料的微观结构、宏观性能、加工工艺及其在尖端技术中的创新应用。全书以严谨的科学视角和丰富的工程实例，构建了一幅现代材料体系的全景图。 --- 第一部分：材料的微观世界与基础理论 本部分奠定了理解先进材料行为的基础，强调了从原子尺度到晶体尺度的结构-性能关系。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章详细阐述了金属、陶瓷和聚合物的晶体结构，包括密堆积结构、晶格常数测定及布拉格衍射原理的应用。重点剖析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）对材料力学和传输性能的决定性影响。引入了“缺陷工程”的概念，阐述如何通过控制缺陷的类型和浓度来优化材料的硬度、韧性及电学性质。 第二章：热力学与相变动力学 深入分析了材料体系的热力学平衡条件，包括吉布斯自由能最小化原理和相图的构建与解读。重点讨论了扩散机制（菲克定律在固态物质迁移中的应用），以及相变动力学——成核与长大过程的定量描述。案例研究涵盖了固态相变（如马氏体转变、析出强化）在材料性能调控中的作用。 第三章：电子结构与能带理论在功能材料中的应用 从量子力学基础出发，解释了电子的能带结构如何决定材料的导电性、光学吸收和半导体特性。详细介绍了费米能级、有效质量的概念，并将其应用于解释金属的电阻行为、本征与掺杂半导体的电荷输运机制。此外，探讨了磁性材料（铁磁性、反铁磁性）的微观起源。 --- 第二部分：先进结构材料的设计与制造 本部分聚焦于提升工程结构件可靠性和耐久性的关键材料体系及其先进制造技术。 第四章：高性能金属合金的设计与制备 本章超越了传统的钢铁冶金学，专注于超高强度钢（如TRIP钢、TWIP钢）、钛合金、镍基高温合金的成分设计。详细阐述了强化机制，包括固溶强化、沉淀强化（如$gamma'$相在镍基合金中的作用）和晶粒细化技术。探讨了增材制造（3D打印）技术对复杂金属构件微观组织控制的革命性影响。 第五章：先进陶瓷与复合材料的力学行为 重点研究了氧化物、非氧化物（如碳化硅、氮化硅）陶瓷的断裂韧性提升策略，特别是纤维增韧和纳米颗粒增韧技术。深入分析了复合材料的“取向依赖性”，包括层状结构和粒子增强复合材料的界面问题。讨论了陶瓷基复合材料（CMC）在极端温度环境下的服役性能评估。 第六章：聚合物的结构演化与力学响应 本章涵盖了从小分子单体到高分子链的形成过程，以及分子量、支化度和结晶度对聚合物宏观力学性能的影响。详细分析了粘弹性行为，引入了时间-温度等效原理（Williams-Landel-Ferry方程）。讨论了高强度纤维（如芳纶）的超分子结构设计和定向拉伸技术。 --- 第三部分：功能性材料与器件集成 本部分关注材料在能源、信息技术和生物医学领域的核心功能实现。 第七章：能源转换材料：电池、燃料电池与光伏技术 本章是针对当前能源转型的核心材料研究。详细分析了锂离子电池中正负极材料的晶体结构对充放电效率、循环稳定性的影响（如层状氧化物、尖晶石结构）。探讨了固态电解质的离子电导率机制，以及质子交换膜（PEM）燃料电池中关键膜材料的性能要求。在光伏领域，深入剖析了钙钛矿材料的缺陷容忍度及其界面钝化技术。 第八章：智能材料与自适应系统 本章介绍了对外界刺激（电场、磁场、温度、光照）敏感的材料。详细研究了压电效应与逆压电效应的本构关系，以及铁电材料的畴壁运动。深入探讨了形状记忆合金（SMA）的宏观可逆应变机制。还包括电磁屏蔽材料的设计原理和超材料在特定电磁波段的负折射率现象。 第九章：生物相容性与生物医用材料 聚焦于材料与生命系统的相互作用。讨论了生物材料的表面能、亲疏水性对蛋白质吸附和细胞粘附的影响。对植入体材料（如生物活性陶瓷、可降解聚合物）的腐蚀速率、生物降解动力学进行了定量评估。阐述了药物缓释系统中聚合物微球和纳米载体的设计与载药机理。 --- 第四部分：材料的性能表征与计算模拟 本部分强调了现代材料研究中不可或缺的实验表征技术和先进的计算方法。 第十章：先进结构表征技术 系统介绍用于解析材料微观结构的尖端技术。重点讲解了高分辨透射电子显微镜（HRTEM）在原子尺度成像中的应用，聚焦晶界结构分析。对X射线衍射（XRD）的 Rietveld 精修方法在量化相含量和晶格畸变中的应用进行了详细阐述。同时，引入了原子力显微镜（AFM）在表面形貌和力学成像中的多模态应用。 第十一章：性能测试与可靠性评估 详细阐述了材料的力学、热学和腐蚀性能的标准测试方法。包括疲劳裂纹萌生与扩展的Paris定律分析，蠕变测试（牛顿型和幂律型蠕变模型）。重点讨论了加速老化和寿命预测模型，特别是基于环境协同作用的腐蚀-应力失效分析（CASS）。 第十二章：第一性原理与多尺度计算模拟 本章介绍了利用密度泛函理论（DFT）预测材料的电子结构和反应势垒。详细讲解了分子动力学（MD）模拟在模拟扩散、位错运动和聚合物链缠结中的优势。最后，介绍了有限元分析（FEA）在结构材料服役载荷下的应力分布和失效预测中的集成应用，实现了从原子到构件尺度的无缝连接。 --- 本书面向材料科学、化学工程、机械工程及物理学等相关专业的高年级本科生和研究生，同时也是从事材料研发和工程应用的专业人士的宝贵参考资料。

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