冶金/陶瓷/地质熔体离子簇理论研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社发行部

作者:蒋国昌

出品人:

页数:362

译者:

出版时间:2007-2

价格:80.00元

装帧:

isbn号码:9787030181466

丛书系列:21世纪科学版化学专著系列

图书标签:

• 冶金
• 陶瓷
• 地质学
• 熔体物理
• 离子簇
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 热力学
• 相平衡
• 计算材料学

《非晶态材料的结构起源与宏观性质演化》 本书深入探讨非晶态材料独特的结构特征及其如何决定其宏观物理、化学及机械性能。在材料科学的广阔领域中，晶体材料以其有序的原子排列而闻名，然而，非晶态材料，如玻璃、非晶合金和聚合物，却以其原子或分子的无序排列构成了另一类至关重要的材料体系。本书旨在揭示隐藏在这些无序结构背后的深层联系，为理解和设计高性能非晶态材料提供理论基础。 第一部分：非晶态结构的表征与描述 本部分首先回顾了非晶态材料结构研究的历史沿革与关键进展。我们将重点阐述当前最主流的结构表征手段，包括但不限于X射线衍射（XRD）、中子衍射（ND）、电子衍射（ED）以及各种谱学技术（如拉曼光谱、红外光谱、核磁共振谱）。这些实验技术提供了关于原子径向分布函数（RDF）、配位数、短程有序（SRO）和中程有序（MRO）等关键结构信息。 在此基础上，我们将详细介绍用于定量描述和建模非晶态结构的理论框架。这包括： 原子径向分布函数（RDF）： 解释RDF的物理意义，如何从实验数据中提取，以及其在反映原子间距和局部环境方面的作用。 局部结构单元（如多面体、团簇）： 讨论在许多非晶态材料中，即使整体无序，也可能存在具有一定化学键合特征的局部结构单元。我们将深入分析这些单元的分类、识别方法及其在不同材料体系中的普遍性。 玻璃形成能力（GFA）与结构关系： 探讨哪些结构特征有利于玻璃的形成，例如高混合性、形成强化学键的元素组合以及具有良好填充效应的原子尺寸比例。 结构模型构建： 介绍常用的计算机模拟方法，如蒙特卡洛（MC）模拟、分子动力学（MD）模拟，以及如何利用实验数据或理论约束来构建具有代表性的非晶态结构模型。我们将重点关注如何通过这些模型来理解原子排列的随机性与非随机性并存的特点。 第二部分：非晶态材料的动力学行为与转变 非晶态材料的独特之处不仅在于其静态结构，更在于其随温度和应力变化的动力学行为。本部分将聚焦于理解这些动态过程。 玻璃转变（Glass Transition）： 深入剖析玻璃转变的微观机制，讨论其与自由体积理论、序参量理论等经典模型的关系。我们将详细阐述玻璃转变温度（Tg）的影响因素，以及其与材料粘度、扩散率等性质的关联。 弛豫过程： 介绍非晶态材料中的各种弛豫过程，如α弛豫（宏观粘性流动）和β弛豫（局部运动），并探讨其与结构单元的激活能、动力学协同性之间的关系。我们将展示如何通过动态力学分析（DMA）等技术来研究这些弛豫行为。 扩散机制： 讨论在非晶态材料中的原子或分子扩散方式，与晶体中的晶界、空位扩散有何不同。重点分析自由体积在扩散中的作用，以及不同元素在非晶基体中的扩散行为。 脆性断裂与塑性流动： 探讨非晶态材料在受力时的变形与断裂机制。我们将详细分析剪切带（Shear Band）的形成与演化，以及其在宏观脆性断裂中的关键作用。同时，也会讨论如何通过结构设计来提高非晶态材料的韧性，例如通过引入纳米颗粒或多相结构。 第三部分：结构-性质关系的关联与应用 本部分将重点连接非晶态材料的结构特征与其宏观性能，并展示这些知识在实际应用中的价值。 力学性能： 深入分析杨氏模量、泊松比、屈服强度、断裂韧性等力学性能与局部结构、自由体积、弛豫过程之间的定量关系。例如，我们会讨论高密度、低自由体积的结构如何对应于更高的强度和模量。 热学性能： 探讨热导率、热膨胀系数等热学性质如何受到原子间相互作用、声子散射以及局部结构有序度的影响。 电学与磁学性能： 分析非晶态材料的电子结构、载流子传输机制，以及这些如何与原子排列的无序性相互作用。我们将讨论非晶态半导体、导体以及磁性材料的特殊性质。 化学稳定性与腐蚀： 解释非晶态材料表面钝化层的形成、均匀性等如何影响其耐腐蚀性。我们将讨论玻璃态材料在不同环境下的化学反应行为。 工程应用案例分析： 通过具体的材料体系，如金属玻璃（Bulk Metallic Glasses, BMGs）、氧化物玻璃、聚合物玻璃等，来说明如何根据特定应用需求（如高强度结构件、耐磨涂层、光学器件、生物材料等）来设计和优化非晶态材料的结构，以获得优异的性能。 本书强调理论与实验的结合，旨在为材料科学家、工程师以及研究生提供一个全面深入理解非晶态材料的框架。通过对非晶态材料结构起源与宏观性质演化的深入剖析，我们期待能够激发新的研究思路，推动非晶态材料科学的进一步发展，并在未来的科技进步中发挥更大作用。

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这本书的标题让我联想到了一场跨越不同学科的思维盛宴。我是一名材料工程的学生，平时接触的主要是金属材料，但陶瓷和地质学也常在某些课程中提及。能够将这三个看似独立，实则在熔体科学中有着千丝万缕联系的领域整合起来，进行“离子簇理论研究”，这本身就是一个极具创新性的视角。我猜想，这本书可能不仅仅是理论的堆砌，而是通过熔体这一共同的介质，展现了材料科学的普适性原理。例如，在冶金过程中，金属的熔炼行为；在陶瓷制造中，玻璃相的形成与演变；以及在地质活动中，岩浆的流动与矿物的结晶，这些背后是否都隐藏着相似的离子簇相互作用机制？我期待这本书能够提供一些具体的案例分析，将抽象的理论与具体的实际应用联系起来，比如通过控制熔体中的离子簇结构，来优化某种特种陶瓷的烧结性能，或者解释某种岩石在高温高压下的形成过程。这本书的深度和广度，应该能为我打开一扇新的科学视野，帮助我更全面地理解材料科学的本质。

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这本书的封面设计充满了严谨的学术气息，深邃的蓝色背景搭配着金色的书名，给人一种沉稳而又前沿的感觉。光是看着，就仿佛能感受到其中蕴含的深刻理论和严谨的科学探索。我一直对材料科学领域有着浓厚的兴趣，尤其是那些能够解释物质微观结构与宏观性质之间联系的理论。这本书的书名“冶金/陶瓷/地质熔体离子簇理论研究”就深深吸引了我，它触及了几个非常关键且相互关联的学科领域，并且聚焦于“熔体离子簇理论”这个我尚不熟悉但听起来极具挑战性的概念。我对这本书寄予了厚望，希望它能为我揭示熔体状态下离子是如何聚集、相互作用，并最终影响金属、陶瓷和地质材料性能的奥秘。想象一下，如果能够理解熔体中的离子簇结构，我们是否就能更精准地设计出具有特定强度、韧性、导电性或耐腐蚀性的新型材料？这其中的科学逻辑和技术前景，着实令人神往。这本书是否能提供一套系统性的理论框架，并辅以详实的实验数据和深入的分析，来支撑这一重要的研究方向，是我最为期待的。

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作为一名对基础科学原理充满好奇的读者，我一直对物质在极端状态下的行为着迷。“冶金/陶瓷/地质熔体离子簇理论研究”这个书名，精准地击中了我的兴趣点。熔体，这个在常温常压下看似不稳定、难以捉摸的状态，却恰恰是许多重要材料形成和转化的关键环节。而“离子簇”这个词，则暗示了在混乱的熔体中，并非完全的无序，而是存在着某种有序的微观结构单元。这本书是否能够深入浅出地阐述，这些离子簇是如何形成、演变，以及它们如何影响熔体的粘度、扩散系数、表面张力等宏观性质？我尤其关心这本书是否能够提供一些新的理论模型，来描述不同元素在熔体中形成的离子簇的特点，以及这些特点如何映射到最终材料的性能上。例如，能否通过理解铝合金熔体中的离子簇行为，来提高铸件的力学性能？或者，通过研究硅酸盐熔体中的离子簇，来开发新型的高温陶瓷？这本书的理论深度和前沿性，是我所期待的。

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从书名就能感受到这本书蕴含着极其复杂而精密的科学研究。冶金、陶瓷、地质，这三个领域在许多方面都与高温和熔体过程息息相关，而“离子簇理论”更是触及了材料科学最核心的微观机制之一。我并非直接从事相关领域的研究，但我是一名热衷于科普的工程师，总是希望能够了解那些驱动技术进步的根本原理。这本书是否能够以一种相对易懂的方式，介绍离子簇理论的基本概念、研究方法和重要发现？我希望它能够清晰地解释，为什么在熔体中会形成离子簇，这些簇的尺寸、结构和稳定性是如何决定的，以及它们是如何影响冶金过程中合金的凝固行为、陶瓷粉体在烧结过程中的致密化过程，甚至是地幔岩浆的对流和矿物相变的。这本书如果能做到理论解释与实际应用场景的结合，比如通过离子簇理论来指导某种耐火材料的设计，或者解释火山喷发过程中岩浆的性质变化，那将是极具启发性的。

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这本书的厚重感和严谨的学术标题，预示着它是一部深入探索材料科学前沿领域的著作。我尤其对“熔体离子簇理论”这个概念感到好奇，这听起来是一个能够统一解释不同材料体系在高温熔融状态下行为的理论框架。这本书是否能够为我们描绘出一幅清晰的熔体微观图景，展示离子是如何在其中聚集、相互作用，并形成具有特定结构的“簇”？我期待它能够提供一套严谨的理论模型，能够解释为什么不同的元素组合在熔体中会形成不同类型的离子簇，以及这些簇的动态变化过程。更重要的是，我希望这本书能够展示，如何利用对离子簇的理解，来精准调控材料的性能。例如，在冶金领域，是否可以通过优化离子簇的形成来提高合金的强度和韧性？在陶瓷领域，是否可以通过控制离子簇来改善陶瓷的介电性能或热障性能？在甚至在地质学中，是否可以通过研究地幔熔体的离子簇来更好地理解板块构造的动力学？这本书的理论高度和应用潜力，是我选择它的关键因素。

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