Gas Pressure Effects on Materials Processing and Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Materials Research Society

作者:Kozo Ishizaki

出品人:

页数:343

译者:

出版时间:1992-04

价格:USD 56.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781558991453

丛书系列:

图书标签:

• Gas pressure
• Materials processing
• Materials design
• High pressure
• Phase transformation
• Mechanical properties
• Microstructure
• Thermodynamics
• Materials science
• Engineering

深入理解材料的微观世界：从结构到性能的演变 图书名称： 深入理解材料的微观世界：从结构到性能的演变 (Exploring the Microcosm of Materials: From Structure to Performance Evolution) 内容简介： 本书旨在为材料科学、工程学及相关领域的学者、研究人员和高级学生提供一个全面而深入的视角，探讨材料在不同环境和加工条件下，其微观结构如何决定宏观性能，以及性能如何随时间推移而演变。我们摒弃了对特定加工技术（如涉及气体压力效应的工艺）的聚焦，转而着重于材料科学的普适性原理和基础机制。 本书的核心在于构建一座坚实的理论桥梁，连接原子尺度的排列、晶体学缺陷、微观组织特征与最终材料表现出的机械、热力学、电学及化学性能。我们相信，对“为什么”材料表现如此的理解，远比仅仅描述“如何”制造它们更为关键。 第一部分：材料的基石——原子结构与键合 本部分将详细回顾和深化读者对材料基本构筑单元的认识。我们将超越传统的离子、共价和金属键的简单分类，深入探讨量子力学在化学键形成中的作用，特别是对复杂合金和功能材料中电子云分布的影响。 第一章：晶体结构与对称性 详细解析晶体学的基本概念，包括布拉维点阵、空间群理论。重点讨论如何利用群论工具来理解和预测晶体结构对材料光学和电学性质的各向异性影响。我们还将审视非周期性结构，如准晶体和晶体-非晶体界面，分析其独特的缺陷工程潜力。 第二章：位错与缺陷的几何学和能量学 本章深入研究晶体材料中的线缺陷——位错。我们不仅会计算环形位错场的弹性应变能，还将重点分析混合位错的滑移和攀移机制，以及它们在晶格畸变区域（如析出相或孪晶界）处的交互作用。对于点缺陷，我们将讨论费伦茨（Frenkel）和肖特基（Schottky）缺陷的形成热力学，以及在非化学计量化合物中，这些缺陷如何影响材料的电荷迁移率和扩散系数。 第二部分：微观组织与热力学驱动力 本部分将材料性能的演变与热力学驱动的微观结构变化紧密联系起来，强调相变、扩散和界面现象的决定性作用。 第三章：相变动力学与形核理论 深入探讨非均匀形核的理论框架，包括詹森-拉姆塞（Janssen-Ramsey）模型在复杂多组分体系中的应用。重点分析扩散型相变（如铁素体到珠光体转变）和无扩散型相变（如马氏体转变）的应力诱导机制。我们还将考察热力学不稳定区中的旋节线（spinodal decomposition）过程，及其如何导致纳米尺度下的均匀析出结构。 第四章：固态扩散与迁移率 本章聚焦于原子如何在晶格中迁移。详细阐述扩散的激活能模型，并区分晶界扩散、体扩散和快速通道扩散的相对贡献。我们将应用Onsager倒易关系来分析耦合扩散过程，例如电迁移和热扩散，这些过程在材料的长期可靠性评估中至关重要。此外，本章会探讨扩散在界面反应中的关键作用，例如在异质结中形成新的反应层。 第五章：界面工程与晶界行为 界面和晶界是材料性能的“薄弱环节”或“增强点”。本章分析晶界能的计算方法（基于密度泛函理论或分子动力学模拟的预测），并分类研究高角度晶界的结构和迁移特性（例如，晶界滑动）。特别关注生物材料与无机材料的固液界面的生物相容性设计，以及如何通过控制界面能来管理复合材料的力学耦合效率。 第三部分：性能的演化——从弹性到断裂 本部分将结构特征与材料在外部载荷和环境影响下的宏观响应联系起来，专注于机械性能和失效机理。 第六章：弹塑性本构关系与本征强度 本章建立在连续介质力学的基础上，推导了描述各向异性材料的广义胡克定律。深入探讨非线性粘弹性模型的构建，特别是针对聚合物和生物组织的描述。在塑性方面，重点分析Hall-Petch关系的局限性，并引入基于纳米晶尺度的反Hall-Petch效应的机制解释，如晶界源发射机制。 第七章：疲劳、蠕变与损伤累积 本章是理解材料寿命预测的关键。我们将详细分析疲劳断裂的微观机理，包括裂纹萌生的周期性应变和裂纹扩展的Paris-Erdogan定律。对于高温应用，深入研究蠕变过程，区分扩散控制蠕变（如Coble/Nabarro-Herring蠕变）和位错运动控制蠕变（如Power-Law 蠕变）。重点讨论损伤演化方程如何整合不同载荷历史下的累积损伤。 第八章：断裂力学与韧性设计 本书的最后一部分将介绍线性弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM）。我们将侧重于应力强度因子（K）和焦耳积分（J-integral）的计算方法及其在评估结构完整性中的应用。讨论如何利用材料微观结构（如第二相粒子、孔隙）来调控裂纹偏转和增韧机制，从而提高材料的断裂韧性。 总结展望 本书的结构设计旨在引导读者从最基础的原子键合出发，逐步理解材料的组织演变，最终掌握预测和控制其宏观性能的理论工具。通过对基本物理和热力学原理的严格论述，读者将能够独立分析和解决跨越不同材料体系的复杂工程问题，而无需局限于某一特定工艺方法的限制。 目标读者： 材料科学研究生、研究型工程师、需要深入理解材料行为的结构设计者。

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