具体描述
本书系统介绍了铸造工程的计算机模拟仿真和质量控制技术。全书共分九章，主要内容包括铸件充型凝固过程的流场、温度场的模拟仿真和缩瓦、缩松预测，应力场数值模拟分析及微观组织和力学性能预测，以及凝固技术与CAD/CAM的集成技术模型。通过实例，介绍了铸造专家系统在铸造缺陷分析与诊断中的应用，计算机技术在液体金属和造型、造芯质量控制方面的应用和铸造生产的计算机信息管理系统等。
《先进材料的结构与性能表征技术》 图书简介 本书全面、系统地介绍了现代材料科学与工程领域中用于分析和表征材料微观结构、化学成分及宏观性能的关键技术。聚焦于从原子尺度到宏观尺度的多尺度表征方法，旨在为材料研究人员、工程师及相关领域的专业人士提供一套详尽的技术指南和应用案例库。 第一部分：电镜与光谱分析技术 本部分深入探讨了电子显微镜技术及其在材料结构分析中的核心地位。 第一章：透射电子显微镜（TEM）的原理与应用 详细阐述了高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的成像原理，包括电子束与物质的相互作用、像差矫正技术。重点介绍了晶体学分析方法，如选区电子衍射（SAED）在确定晶相和取向关系中的应用。在实验技术层面，覆盖了样品制备的微观技术，如聚焦离子束（FIB）的精确切割与减薄，以及薄膜材料的横截面分析策略。 第二章：扫描电子显微镜（SEM）及其成像模式 系统梳理了SEM的工作原理，包括二次电子（SE）、背反射电子（BSE）和特征X射线（EDX/EDS）信号的产生机制。对不同成像模式的对比度形成机理进行了深入分析，特别强调了BSE在区分材料密度和平均原子序数方面的优势。随后，详细介绍了EDS的定量和定性分析方法，并讨论了波谱和能谱模式下的数据处理与误差分析。 第三章：X射线衍射（XRD）分析 本章聚焦于XRD在晶体结构分析中的不可替代性。内容涵盖了粉末衍射和单晶衍射的基本理论，包括布拉格定律、晶格参数的精确测定。重点讲解了如何利用XRD数据进行物相鉴定、晶粒尺寸估算（谢乐公式的应用）以及残余应力的分析技术。此外，还探讨了原位（In-situ）XRD实验在研究材料相变和热膨胀行为中的前沿应用。 第四章：光谱分析技术：XPS与Raman 本部分深入探讨了X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱在表面化学态和分子振动分析中的应用。XPS部分详细解释了光电效应的物理基础，重点分析了结合能、峰形分析在确定元素价态和化学环境方面的作用。对于拉曼光谱，本书解释了非弹性散射机制，并展示了其在区分不同晶型、监测碳材料石墨化程度以及分析高分子结构方面的强大能力。 第二部分：力学性能与结构耦合研究 本部分侧重于如何将微观结构信息与材料的宏观及局部力学性能联系起来。 第五章：先进的力学性能测试方法 本章详细介绍了传统拉伸、压缩试验之外的先进力学测试技术。重点讲解了纳米压痕技术（Nanoindentation）的原理，包括硬度、弹性模量（弹跳法、卸载曲线分析）的获取，并探讨了多周期压痕和尖端尺寸效应。此外，还涵盖了原位拉伸/压缩测试与电镜观察的联用技术，用以捕捉材料变形过程中的瞬态微观机制。 第六章：断裂韧性与疲劳行为表征 深入探讨了材料抗裂纹扩展能力的量化评估。内容包括关键裂纹尺寸的确定、应力强度因子（K值）的计算方法，以及裂纹张开位移（CTOD）和断裂韧度（J积分）的实验测定。在疲劳领域，详细介绍了S-N曲线的构建、高周疲劳（HCF）与低周疲劳（LCF）的差异，以及疲劳裂纹萌生与扩展的微观机制研究方法。 第七章：动态力学分析（DMA）与热机械分析（TMA） 本章专注于材料在温度和频率变化下的粘弹性行为。DMA部分解释了储能模量（E'）、损耗模量（E''）和损耗角正切（tan $delta$）的物理意义，并阐述了时间-温度等效原理在预测聚合物长期性能中的应用。TMA则侧重于热膨胀系数（CTE）、玻璃化转变温度（Tg）的精确测量，适用于薄膜和复合材料的热性能分析。 第三部分：无损检测与界面分析技术 本部分关注于材料内部缺陷的定位、尺寸评估以及界面区域的特殊表征。 第八章：超声波检测技术在材料内部缺陷识别中的应用 系统介绍了超声波在材料无损评估中的基础理论，包括纵波和横波的传播特性、声阻抗匹配。重点讲解了超声波C扫描成像技术在二维缺陷（如孔隙、夹杂）定位和尺寸定量中的应用，并讨论了相控阵超声技术在复杂结构检测中的优势。 第九章：原子力显微镜（AFM）及其形貌/力学成像 AFM作为一种高分辨率表面分析工具，本书详细介绍了其工作模式（接触、轻敲和非接触模式）的差异。特别强调了利用不同模式进行表面粗糙度量化、相成像（Phase Imaging）区分材料组分，以及局部力学成像（如PeakForce定量形貌分析）的应用。 第十章：二次离子质谱（SIMS）与深度剖析 本章阐述了SIMS技术在痕量元素分析和深度剖析中的超高灵敏度。详细分析了溅射过程中的二次离子产生机制，对比了动态SIMS（高通量深度剖析）和静态SIMS（表面化学态分析）的应用场景。本书特别关注于半导体材料、薄膜材料中掺杂元素的深度分布精确测定和界面扩散研究。 结论：多技术融合的材料表征策略 本书最后总结了现代材料研究中“多技术融合”的必要性，强调了如何根据材料体系的特点和研究目标，有机地结合上述电镜、光谱、力学和无损检测技术，构建一套完整的、多尺度的材料性能与结构关联性研究体系，从而指导材料的优化设计与性能预测。全书配有大量实际案例图谱和数据解析流程，确保读者能够迅速掌握这些尖端表征技术的实际操作与结果解读能力。
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