Microelectronics and Microsystems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Fortuna, L.

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:

价格:$ 123.17

装帧:HRD

isbn号码:9781852334994

丛书系列:

图书标签:

• Microelectronics
• Microsystems
• VLSI
• Integrated Circuits
• Semiconductor Devices
• Analog Circuits
• Digital Circuits
• MEMS
• Sensors
• System-on-Chip

深入理解材料科学与工程的基石 本书旨在为读者提供一个关于现代材料科学与工程领域核心概念的全面而深入的探讨。我们将超越传统的物理和化学范畴，聚焦于材料的结构、性能、加工以及在实际应用中的行为，从而构建起一个坚实的基础知识体系。 第一部分：材料的微观结构与性能基础 本部分将系统地介绍构成所有工程材料的微观结构，并阐述这些结构如何决定宏观性能。 第一章：晶体结构与缺陷分析 本章从原子尺度出发，详细解析了不同类型的晶体结构，包括面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）结构。我们将探讨晶体点群和空间群的概念，这对于理解材料的各向异性至关重要。随后，重点转向晶体缺陷：点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。我们将深入分析位错理论，阐明位错在材料塑性变形（如滑移和攀移）中的核心作用，并讨论如何通过控制晶体缺陷来调控材料的机械强度和韧性。 第二章：热力学与动力学在材料科学中的应用 材料的稳定性和相变过程由热力学定律所支配。本章将复习相图理论，重点介绍二元和三元相图的解读，包括液相线、固相线、共晶点和共析点。我们将应用吉布斯相律来分析多组分系统的平衡状态。在动力学方面，我们将探讨扩散现象，包括菲克定律及其在材料处理（如渗碳、退火）中的实际应用。相变动力学，特别是形核与长大理论，将被详细阐述，用以解释沉淀硬化、晶粒长大等关键过程。 第三章：机械性能的精细表征 本章聚焦于材料对机械载荷的响应。除了标准的拉伸、压缩和弯曲测试外，我们还将详细介绍疲劳（高周疲劳与低周疲劳）、蠕变和断裂力学。疲劳失效分析将引入S-N曲线、Paris定律以及裂纹扩展速率的概念。断裂力学部分，重点阐述应力强度因子 ($K_I$)、韧致断裂能 ($ ext{G}$) 和弹塑性断裂力学中的J积分，为预测结构在存在缺陷时的安全性提供工具。此外，冲击韧性（如夏比冲击试验）和材料的粘弹性行为也将被覆盖。 第四章：电、热与磁性能的内在机制 本章探讨材料的物理性能。在电学方面，我们将区分导体、半导体和绝缘体的能带结构，详细分析费米能级、载流子迁移率以及欧姆定律的适用范围。热学性能方面，着重于晶格振动对热导率的影响以及热膨胀系数的意义。磁性材料的介绍将涵盖顺磁性、抗磁性和铁磁性，并深入分析畴结构、磁滞回线和磁性畴壁运动，为理解磁记录和传感器技术打下基础。 --- 第二部分：核心材料体系的结构与应用 本部分将应用前述的基础理论，对金属、陶瓷、聚合物以及复合材料这四大类工程材料进行分类论述。 第五章：金属与合金 金属材料因其优异的强度和延展性而广泛应用。本章将深入分析纯金属的晶格结构和变形机制。随后，我们将深入研究合金化对性能的影响。重点讨论铁碳合金体系——钢和铸铁的微观结构演变（如奥氏体、铁素体、贝氏体和马氏体转变），并详述热处理工艺（退火、正火、淬火和回火）如何精确调控最终产品的性能。对于非铁合金，如铝合金和铜合金，将分析其固溶强化、沉淀强化机制及其在航空航天和电子封装中的应用。 第六章：陶瓷材料的挑战与机遇 陶瓷材料以其耐高温、高硬度和化学惰性而著称，但其固有的脆性是主要的挑战。本章将从离子键和共价键的本质出发，解释陶瓷的高硬度和低延展性。我们将考察氧化物（如氧化铝、氧化锆）和非氧化物（如碳化硅、氮化硅）陶瓷的制备方法，包括粉末冶金、烧结理论和气氛控制。重点讨论陶瓷的电学和光学特性，以及如何利用增韧技术（如相变增韧、纤维增韧）来提高其断裂韧性。 第七章：高分子聚合物的分子结构 高分子材料是现代工程中不可或缺的一部分。本章将从分子链的构象、构型和聚合机制入手，阐述线型、支化型、交联型聚合物的结构差异。我们将详细讨论聚合物的粘弹性行为，解释玻璃化转变温度 ($T_g$) 和熔点 ($T_m$) 对其机械性能的决定性影响。此外，本章还将分析聚合物的加工技术，如挤出和注塑成型，以及如何通过共混和改性来改善其阻燃性、抗紫外线能力和力学性能。 第八章：复合材料的协同效应 复合材料通过结合不同材料的优点来实现性能的协同提升。本章将聚焦于纤维增强复合材料（如玻璃纤维、碳纤维增强环氧树脂）和颗粒增强复合材料。理论分析将集中于混合律（Rule of Mixtures）和各向异性结构的力学分析，解释增强相和基体相如何共同承受载荷。我们将讨论界面在载荷传递中的关键作用，并探讨层压板的失效模式，包括脱层和纤维断裂，为航空结构设计提供理论基础。 --- 第三部分：材料的加工、表征与先进技术 本部分侧重于如何制备、测试和预测材料在特定环境下的行为。 第九章：材料的加工成型技术 本章系统介绍将原材料转化为可用部件的关键制造过程。金属加工方面，我们将涵盖铸造（凝固过程控制）、塑性加工（锻造、轧制、挤压）以及连接技术（焊接的冶金效应）。对于陶瓷和粉末材料，重点讨论粉体制备、成型（压制、流延）和高能烧结技术。此外，增材制造（3D打印）在金属和聚合物中的应用及其对微观结构和残余应力的影响也将被纳入讨论。 第十章：先进的材料表征技术 准确的表征是理解材料行为的前提。本章将详述多种主要的分析技术： 1. 显微技术： 扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM)，强调其在晶体缺陷成像、能谱分析 (EDS) 和高分辨率成像中的应用。 2. 衍射技术： X射线衍射 (XRD) 用于晶体结构确定、晶粒尺寸和残余应力分析。 3. 光谱技术： 傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 和拉曼光谱用于分子结构鉴定，特别是聚合物和生物材料。 4. 表面分析： 俄歇电子能谱 (AES) 和X射线光电子能谱 (XPS) 在分析材料表面化学成分和氧化态方面的优势。 第十一章：环境影响与材料失效 材料的性能并非恒定，它们会与环境发生相互作用并最终失效。本章将重点分析腐蚀现象，区分电化学腐蚀（如均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂）和高温氧化。我们将介绍保护性涂层、牺牲阳极等防腐蚀策略。此外，对磨损和摩擦（润滑机制、磨损模式）的分析，以及在极端温度、辐射环境下的材料响应，将使读者对材料的长期可靠性有全面的认识。 第十二章：材料的计算模拟与设计导论 本章展望材料科学的未来方向，重点介绍计算工具在材料设计中的作用。我们将概述密度泛函理论 (DFT) 在预测电子结构和基本热力学性质中的地位。在更宏观的尺度上，有限元方法 (FEM) 在模拟材料加工过程中的应力分布和结构响应中的应用将被介绍。最后，本章将探讨材料信息学和高通量实验平台的兴起，展示如何利用大数据加速新材料的发现和优化。 本书内容覆盖了从原子尺度到宏观应用的完整知识链条，旨在培养读者基于结构-性能关系进行材料选择、设计和制造问题的分析和解决能力。

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