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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Hench, Larry L. (EDT)/ Jones, Julian R. (EDT)

出品人:

页数:284

译者:

出版时间:2005-10

价格:$ 124.24

装帧:Pap

isbn号码:9780849325779

丛书系列:

图书标签:

• Biomaterials
• Materials Science
• Biomedical Engineering
• Tissue Engineering
• Biocompatibility
• Implants
• Drug Delivery
• Regenerative Medicine
• Polymers
• Ceramics
• Metals

好的，这是一本关于高级材料科学与工程的图书简介，内容涵盖了当前材料领域最前沿的进展、挑战与应用，与您提到的“Biomaterials”主题完全不同。 --- 《前沿结构材料：设计、合成与多尺度性能调控》 图书主题： 本书聚焦于非生物领域的高性能、智能及功能性结构材料，深入探讨了从原子尺度到宏观应用的跨尺度设计、精密合成技术、以及在极端环境下的服役性能。 目标读者： 材料学、固体物理、化学工程、航空航天工程、机械工程以及先进制造领域的研究人员、博士生、高级工程师及技术决策者。 本书特色与核心内容： 第一部分：跨尺度结构设计与建模 (The Multiscale Architecture) 本部分奠定了理解高性能结构材料的基础，强调了材料性能与微观结构之间不可分割的联系，并引入了先进的计算工具进行预测与优化。 第一章：晶体塑性与位错动力学：极端载荷下的微观机制 深入解析了高熵合金、先进钢材在超高应变率或高温蠕变条件下的变形行为。重点讨论了位错的产生、交互作用、以及在复杂应力场中的运动规律。内容包括非均匀塑性变形理论、孪晶诱发塑性（TWIP）效应的深入研究，以及如何通过微结构设计（如晶粒尺寸梯度、相界面调控）来增强材料的强度和韧性平衡。我们详细阐述了如何利用分子动力学模拟（MD）验证实验观察到的位错塞积和剪切带的形成。 第二章：先进复合材料的界面工程与增韧策略 本书对纤维增强复合材料（如碳/碳、陶瓷基复合材料C/C, CMC）的界面设计进行了详尽的论述。界面不仅是载荷传递的通道，更是决定材料断裂韧性的关键区域。本章详细介绍了界面涂层的设计，包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）技术在界面构建中的应用。此外，还探讨了基于“裂纹桥接”、“裂纹偏转”和“纤维拔出”机制的增韧方法，特别关注了三维编织结构和纳米增强粒子在界面处的优化布局。 第三章：基于密度泛函理论（DFT）的材料性能预测 阐述了如何利用第一性原理计算方法，预测新型合金体系的稳定相图、点缺陷能、以及电子结构对磁学和电学性质的影响。重点在于如何将DFT的计算结果，通过介观尺度的模型，输入到有限元分析（FEA）中，实现从原子到构件级别的性能连续预测，极大地缩短了新材料的研发周期。 第二部分：功能化结构材料的合成与制造 (Synthesis and Advanced Manufacturing) 本部分着眼于现代材料制备的尖端技术，特别是对材料化学计量比、组织结构的精确控制。 第四章：增材制造（AM）中的残余应力与微观组织控制 针对选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造技术，本书深入分析了快速凝固过程中的热梯度、冷却速率对方形组织、柱状晶生长以及残余应力分布的影响。本章提供了系统的策略来消除或利用这些效应，例如通过预热床温度的精确控制、激光功率的扫描路径优化，以实现致密化和微结构各向异性的调控，尤其是在镍基超合金和钛合金的制造中。 第五章：超高温度陶瓷（UHTCs）的低温合成与烧结 详细介绍了硼化物、碳化物、氮化物等UHTCs的合成挑战，特别是如何克服其高熔点和高反应活性的问题。内容包括反应烧结（RS）、放电等离子烧结（SPS）等快速致密化技术。核心关注点在于如何降低烧结温度，同时维持颗粒间的化学惰性，从而获得高密度、高抗氧化性能的陶瓷结构件，应用于高超声速飞行器热防护系统。 第六章：智能响应材料的激活机制与驱动学 探讨了具有形状记忆效应（SME）、电活性聚合物（EAP）及磁致伸缩材料（MSM）在结构应用中的潜力。本章侧重于材料从一种宏观状态到另一种状态的精确转变机制（如马氏体相变），并阐述了如何通过外部激励（温度、电场、磁场）来实现高应变输出和高能量密度。对这些材料在自修复结构和主动减振系统中的集成技术进行了深入讨论。 第三部分：极端服役环境下的性能评估与防护 (Performance in Extreme Environments) 本部分聚焦于结构材料在苛刻工作条件下的失效模式与寿命预测。 第七章：高周疲劳与断裂力学在关键结构中的应用 深入解析了疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂的物理化学过程。针对航空发动机叶片、压力容器等关键部件，本章引入了基于应力强度因子（K）和应变能释放率（G）的断裂准则。讨论了环境因素（如氢致脆化、高温氧化）如何加速疲劳损伤的累积，并详细介绍了损伤容限设计（Damage Tolerance Design）的实施流程。 第八章：抗辐照损伤材料的开发与机制 针对核能与空间探索领域对材料耐受高能粒子辐照的需求，本章阐述了辐照导致的空泡形成、位错环的产生以及元素迁移对材料宏观性能（如脆化、肿胀）的影响。重点介绍了新型的纳米结构材料和稀释稳定相（ODS）材料如何通过增加位错线密度和晶界数量来有效“捕获”和“清除”辐照缺陷，从而提高材料的抗辐照寿命。 第九章：超高温氧化与腐蚀的协同效应 探讨了材料在极端氧化性气氛（如燃气轮机燃烧室）下所面临的复合失效风险。本章详细分析了热障涂层（TBCs）的失效模式，包括相变、氧化物尖峰生长以及热机械应力导致的剥落。提出了多层阻隔涂层系统（如TGO层控制）的设计原则，旨在通过优化化学屏障和应力平衡，显著提升结构件在1200°C以上环境中的长期可靠性。 --- 本书的独特贡献： 本书提供了一个从原子设计到系统工程的完整框架，侧重于解释“为什么”材料会以特定方式失效，以及如何通过精确的材料工程手段来“阻止”这种失效。它避免了对生物相容性或生物降解等生物医学主题的任何提及，专注于无机、金属、陶瓷和高分子结构材料在极端物理和化学环境下的行为规律与前沿制造技术。全书采用严谨的科学语言，辅以大量最新的实验数据和计算模拟结果，旨在成为结构材料科学领域一本必备的参考书。

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