Modern Ceramic Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:David Richerson

出品人:

页数:728

译者:

出版时间:2005

价格:1135.00 元

装帧:

isbn号码:9781574446937

丛书系列:

图书标签:

• 陶瓷工程
• 材料科学
• 先进陶瓷
• 结构陶瓷
• 功能陶瓷
• 陶瓷材料
• 工程材料
• 材料工程
• 陶瓷技术
• 粉末冶金

书名：《无机材料科学与工程：结构、性能与应用》 作者： 张伟 教授, 李明 博士 出版社： 科学技术出版社 出版年份： 2023年 --- 图书简介 导言：材料科学的基石与前沿探索 《无机材料科学与工程：结构、性能与应用》是一部全面、深入探讨无机非金属材料基础理论、制备技术、结构-性能关系以及新兴应用领域的权威著作。本书旨在为材料科学与工程、化学、物理学、机械工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及一线科研和工程技术人员提供一个系统且前沿的学习与参考平台。 在当代科技发展中，无机材料，包括陶瓷、玻璃、水泥、涂料以及先进复合材料，构成了现代工业的骨干。它们在能源转换与储存、信息技术、生物医学、航空航天等高精尖领域扮演着不可替代的角色。本书紧密围绕“理解结构、预测性能、优化应用”这一核心主线，摒弃了对单一材料类别的刻板划分，而是从更基础的化学键合、晶体结构、微观形貌等角度，统一阐述各类无机材料的共性与特性。 全书共分七大部分，涵盖了从经典理论到最新研究进展的广阔范围，共计二十章内容，结构清晰，逻辑严密，图表丰富，旨在帮助读者建立起坚实的理论基础，并具备将知识转化为创新实践的能力。 --- 第一部分：无机材料科学基础 (Fundamentals of Inorganic Materials Science) 本部分奠定了理解所有无机材料的基础。 第一章：无机材料的化学键与晶体结构 深入探讨离子键、共价键、范德华力在无机晶体中的作用及其对宏观性能的决定性影响。详细解析晶体学基础，包括布拉维点阵、晶体结构类型（如钙钛矿、尖晶石、金刚石结构）的几何描述与对称性分析。重点阐述晶体缺陷理论（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的形成机制及其对材料力学和电学性质的支配作用。 第二章：玻璃态与非晶结构 区别于周期性的晶体结构，本章聚焦于玻璃、无定形薄膜和玻璃陶瓷的结构特征。介绍短程有序与长程无序的概念，探讨玻璃化转变温度 ($T_g$) 的物理意义，并深入讲解粘度随温度的变化模型，为理解玻璃的加工流动性提供理论支撑。 第三章：热力学与相图分析 无机材料的合成与烧结过程本质上是热力学驱动的。本章详述相图（单组分、二元、三元）的绘制、解读与工程应用，重点分析化学势、吉布斯自由能与相平衡的关系。同时，引入动力学概念，探讨扩散机制（固态扩散、快速离子导电）在材料烧结、相变过程中的关键作用。 --- 第二部分：无机材料的制备与合成 (Synthesis and Processing of Inorganic Materials) 本部分系统地介绍了从粉末制备到宏观成型的关键技术路线。 第四章：高性能粉体制备技术 粉体是构建高性能材料的基石。本章详细对比湿化学法（溶胶-凝胶法、共沉淀法）和固相反应法在控制粉体粒径、形貌和纯度方面的优劣。特别关注纳米粉体制备中的表面能控制策略。 第五章：先进成型与烧结技术 介绍粉体从散装到致密体的转变过程。深入剖析烧结理论，包括颈缩、孔隙率演化和晶界迁移的动力学。对比传统的固相烧结、液相烧结以及现代的快速烧结技术（如放电等离子烧结 (SPS)）在微结构控制上的突破。 第六章：薄膜与表面工程 聚焦于功能性薄膜的制备。全面介绍物理气相沉积 (PVD) 和化学气相沉积 (CVD) 的反应机理、设备结构及工艺参数对薄膜性能的影响。同时，探讨原子层沉积 (ALD) 在实现超薄、高保形性涂层方面的独特性。 --- 第三部分：结构-性能的关联性解析 (Structure-Property Relationships Analysis) 本部分是全书的核心，建立起微观结构与宏观可观测性能之间的桥梁。 第七章：机械性能与断裂力学 阐述无机材料（尤其是陶瓷）的硬度、强度、韧性等力学性能的本质。详细分析脆性断裂的特征，介绍韦勒-鲍林 (Weibull) 统计模型在预测陶瓷可靠性中的应用。探讨增韧机制，如裂纹偏转、桥接和相变增韧在提高材料抗冲击能力中的作用。 第八章：热学与声学性能 讨论晶格振动（声子）在材料热传导和热容中的作用。重点分析晶界、孔隙对热扩散率的影响。在声学方面，阐述超声波在材料无损检测中的应用原理，并介绍对流体和气体具有选择透过性的多孔陶瓷膜。 第九章：电学性能：导电、绝缘与铁电 系统梳理电子导电、离子导电和电子-空穴混合导电的机制。深入分析高介电常数材料的极化机制。重点讨论钙钛矿型氧化物在铁电、压电和半导体特性方面的多铁性耦合行为。 第十章：磁学性能与磁性结构 解析材料的磁化过程，区分抗磁性、顺磁性、铁磁性。详细介绍磁畴理论、磁晶各向异性及磁滞回线分析。探讨纳米磁性颗粒在热稳定性和快速响应性方面的独特优势。 第十一章：光学与光电性能 讲解光与无机材料的相互作用，包括吸收、散射和透射。分析宽禁带氧化物（如GaN, ZnO）的光致发光和电致发光机理。阐述折射率、色散与材料化学成分和微结构（如多孔度）的定量关系。 --- 第四部分：特定功能无机材料的深度剖析 (In-Depth Analysis of Specialized Inorganic Materials) 本部分针对几类具有重大工程意义的材料家族进行专项研究。 第十二章：先进结构陶瓷 聚焦于氧化物陶瓷（氧化铝、氧化锆）和非氧化物陶瓷（碳化硅、氮化硅）。探讨其在高温、耐磨环境下的服役行为，以及热障涂层 (TBCs) 的设计原理。 第十三章：功能性氧化物与复合氧化物 深入讨论复合氧化物在催化、传感器和储能领域的应用，特别是涉及离子迁移的材料如固态电解质。解析其结构缺陷与离子迁移率之间的关联。 第十四章：玻璃与玻璃陶瓷 探讨硼硅酸盐、磷酸盐玻璃的熔制过程与化学稳定性。介绍玻璃陶瓷通过晶化控制实现特定光学、机械性能的“双相结构”优势。 第十五章：生物医用无机材料 关注生物活性材料，如生物活性玻璃和羟基磷灰石。讨论其与生物体液的相互作用机制（如溶解与成骨诱导），以及表面改性技术在提高生物相容性方面的应用。 --- 第五部分：复合材料与多孔结构 (Composites and Porous Architectures) 本部分关注材料的集成化设计，以实现性能的协同效应。 第十六章：无机基复合材料 介绍纤维增强和颗粒增强复合材料的界面设计。重点讨论界面区在应力传递、裂纹扩展控制中的关键作用。分析先进制造技术如原位复合技术。 第十七章：多孔材料的结构设计与调控 讨论具有特定孔隙结构（如介孔、大孔）的材料，如分子筛、气凝胶和泡沫陶瓷。阐述孔隙率、孔径分布对吸附、过滤和绝热性能的控制规律。 --- 第六部分：材料的失效分析与可靠性 (Failure Analysis and Reliability) 本部分着眼于工程应用中的实际问题。 第十八章：高温蠕变与氧化腐蚀 分析无机材料在高温下的长期服役问题，特别是蠕变机制（扩散蠕变与位错蠕变）。研究氧化反应动力学及其在高温合金和涂层中的失效模式。 第十九章：疲劳与断裂过程 系统介绍陶瓷材料的静态疲劳（慢应力腐蚀）与动态疲劳。探讨裂纹扩展的表征方法，并引入寿命预测模型。 --- 第七部分：未来展望 (Future Outlook) 第二十章：智能与可持续性材料 展望无机材料科学的未来方向，包括自修复陶瓷的机制设计、能源环境友好型材料（如钙钛矿太阳能电池材料的稳定性改进）、以及基于计算材料学（第一性原理计算）指导新材料设计的趋势。 --- 本书特色： 1. 理论深度与工程实践紧密结合： 每章均配有丰富的工程案例分析，将复杂理论与实际工业生产中的问题解决相结合。 2. 跨学科视野： 融合了物理化学、固体物理、材料科学和化学工程学的核心知识点。 3. 强调微观表征技术： 穿插介绍了扫描电镜 (SEM)、透射电镜 (TEM)、X射线衍射 (XRD) 等现代表征技术在理解材料结构中的应用实例，培养读者的实验分析能力。 本书是材料科学领域一本不可多得的、兼顾理论深度与前沿应用的参考宝典。

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