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出版者:Business Communications Co

作者:Larry Wang

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1989

价格:0

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isbn号码:9780893365523

丛书系列:

图书标签:

• 高温薄膜
• 薄膜材料
• 材料科学
• 高温材料
• 功能材料
• 物理
• 化学
• 电子材料
• 制备技术
• 应用研究

好的，以下是一本关于“先进陶瓷基复合材料的界面设计与性能调控”的图书简介，该书内容完全独立于您提到的“High temperature films”，并力求内容详实、专业化，避免任何生成式痕迹。 --- 图书名称：先进陶瓷基复合材料的界面设计与性能调控 导言：跨越材料科学前沿的基石 在航空航天、能源转换、极端环境工程等尖端领域，对材料性能的要求已远超传统单一材料的极限。陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites, CMCs）以其卓越的高温稳定性、抗热震性及优异的比强度，正成为下一代关键结构件的首选材料。然而，CMCs 的整体性能并非仅仅由基体或增强体的材料本身决定，其界面——即增强纤维、颗粒或晶须与陶瓷基体之间的相互作用区域——才是决定材料宏观力学行为、断裂韧性、以及长期服役可靠性的核心要素。 本书《先进陶瓷基复合材料的界面设计与性能调控》深度聚焦于这一至关重要的“薄弱环节”与“性能驱动器”。它系统梳理了界面在调控CMCs宏观性能中的物理化学基础、表征手段，并详尽阐述了如何通过精确的界面工程策略，实现对材料性能的定向优化。本书旨在为材料科学家、结构工程师及研究生提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考专著。 第一部分：界面物理化学基础与本征特性（共四章） 本部分奠定理解界面作用机制的理论基础。 第一章：CMCs的结构分级与界面定义 本章首先界定了CMCs的三个核心尺度：微观（原子/纳米级）、介观（界面/相界）和宏观（结构件）。详细阐述了纤维/颗粒与基体在制造过程中发生的固相反应、液相扩散、热力学驱动的相变，以及由此在界面区形成的特定微结构（如反应层、缺陷梯度）。讨论了“理想界面”的理论模型与实际界面形貌的偏差分析。 第二章：界面能量学与粘附/脱粘机制 深入探讨了界面结合强度的热力学基础，包括界面能、表面能与Gibbs自由能的关系。重点分析了不同类型的界面结合（共价、离子、范德华力）对材料断裂行为的影响。引入了基于分子动力学模拟的粘附功计算方法，并阐述了在应力作用下，界面脱粘（Debonding）的临界条件、裂纹偏转路径选择的能量学判据。 第三章：界面反应动力学与热稳定性 界面在高温环境下极易发生化学反应，形成脆性的化合物或软化的液相。本章详细分析了扩散控制下的界面反应动力学模型（如Fick定律的修正形式），讨论了氧渗透、组元扩散对界面层厚度和化学组分的影响。特别关注了在氧化气氛下，界面反应层如何演变为材料的薄弱环节，并提出了抑制高温相变和脆化反应的动力学控制策略。 第四章：界面形貌与残余应力的耦合 CMCs在冷却或服役过程中，由于热膨胀系数（CTE）失配，会在界面区域产生显著的残余应力场。本章建立了CTE失配、晶格常数差异与界面应力分布的数学模型。阐述了界面粗糙度、孔隙率分布如何进一步调制残余应力的方向性和大小，以及这些应力如何影响纤维/基体间的有效载荷传递效率。 第二部分：界面工程策略与构筑技术（共五章） 本部分是全书的核心，聚焦于如何通过工程手段“设计”并“构筑”出具有期望性能的界面。 第五章：低化学活性界面设计原则 针对传统陶瓷界面易发生强反应导致韧性下降的问题，本章提出了“低化学活性”界面的设计理念。详述了使用惰性或弱反应涂层（如热解碳/类石墨、氮化物、硼化物）来隔离基体与纤维的策略。重点讨论了涂层厚度、微裂纹密度对界面“滑移-脱粘”机制的量化控制。 第六章：梯度功能化界面（Functionally Graded Interfaces, FGIs） FGIs是实现载荷平稳过渡的关键技术。本章系统介绍构筑化学梯度、结构梯度、机械性能梯度界面的方法。包括利用原位反应梯度沉积（如化学气相沉积的梯度参数控制）和固态反应扩散的梯度演化。详细分析了FGIs如何有效减小界面应力集中，提升裂纹的多次偏转能力，从而大幅提高断裂韧性。 第七章：界面增强的拓扑学控制 本章超越单纯的化学隔离，探讨界面几何形貌对性能的调控。研究了通过特定纤维排布（如三维编织、正交铺层）、基体孔隙率梯度引入的界面耦合方式。引入了界面锚固点（Pinning Points）的概念，分析了在界面引入微纳米级凸起或凹陷结构以增强界面滑移阻力的方法。 第八章：先进涂层技术在界面工程中的应用 全面梳理了应用于界面构筑的先进沉积技术。包括化学气相沉积（CVI）、物理气相沉积（PVD）在高精度、高致密性界面涂层制备中的优势与局限。重点讨论了原子层沉积（ALD）在实现亚纳米级厚度控制和原子级别均匀性涂层方面的突破性作用，以及这些涂层如何影响界面相容性。 第九章：活性反应界面与自修复机制 针对一些需要“强结合”的场合（如需要高模量传递），本章探讨了如何利用界面反应增强结合力，同时引入“自修复”组分。分析了具有可逆键合或能够在服役温度下原位形成修复层（如氧化硅玻璃相）的界面体系设计，以应对微裂纹的萌生与扩展。 第三部分：界面性能的先进表征与模型验证（共三章） 本部分着重于现代实验技术如何揭示界面的真实状态，以及理论模型如何与实验数据进行有效结合。 第十章：微观尺度界面表征技术 详细介绍了用于解析界面微结构的尖端技术。包括高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）对界面反应层晶体结构和缺陷的成像；X射线光电子能谱（XPS）对界面元素化学态和价态的分析；以及聚焦离子束（FIB）技术在精确截取界面样本中的应用。强调了这些技术在解析界面“亚纳米级”变化中的关键作用。 第十一章：原位力学性能测试与界面参数提取 本章聚焦于如何直接测量界面的力学响应。深入介绍微/纳观尺度的原位拉伸/压缩试验（如原位SEM/TEM测试）对纤维/基体脱粘行为的实时捕捉。详细阐述了反向工程法（Inverse Method）和加载-卸载分析法（Load-Unload Compliance Method）如何从宏观测试数据中精确提取界面粘结强度($G_c$)和界面摩擦系数($mu$)等关键参数。 第十二章：界面模型与材料性能的耦合仿真 本章讨论如何将第一、二部分建立的界面本构关系嵌入到多尺度数值模拟框架中。重点介绍基于晶格模型（Lattice Model）、有限元方法（FEM）和离散元法（DEM）的仿真技术。展示了如何利用这些模型预测不同界面设计下CMCs的疲劳寿命、蠕变行为和抗热震性，实现设计优化与实验验证的闭环控制。 总结与展望 《先进陶瓷基复合材料的界面设计与性能调控》汇集了界面科学与先进复合材料工程的最新研究成果，不仅为理解CMCs的复杂失效机制提供了坚实的理论基础，更提供了一套系统性的、可操作的界面工程化工具箱。本书的读者将能够掌握如何从原子尺度精准调控材料性能，从而推动下一代高性能陶瓷基复合材料的设计与应用达到新的高度。

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我從頭到尾仔細研讀了關於**原子層沉積（ALD）**製備超薄高溫介電質的章節，簡直是教科書級別的演示。書中不僅描述了ALD的自限制性反應機理，更細緻地比較了不同前驅體（如TMPAl和HfCl4）在不同反應氣體（水蒸氣與臭氧）下的**脈衝時間優化**策略。我尤其欣賞作者對**表面粗糙度與電氣性能**之間非線性關係的探討。他們通過原子力顯微鏡（AFM）的截面分析，清晰地展示了ALD膜層的緻密化過程如何直接影響擊穿電壓的提高。但說實話，書中關於**高溫環境下的原位（in-situ）監測技術**的介紹略顯不足，例如，如何利用拉曼光譜或橢偏儀實時監控薄膜生長過程中晶相轉變的細節，這部分如果能增加更多實例，將會極大地豐富其技術實用性。畢竟，在真實的高溫製程中，實時反饋控制是保證批次穩定性的關鍵所在。

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這本書的文字風格簡潔有力，學術氛圍濃厚，給人一種嚴謹可靠的印象。最讓我眼前一亮的是它對**高熵合金薄膜**這一新興領域的關注，這部分內容更新速度非常快，顯示出作者群緊跟學術前沿的敏銳度。他們詳細分析了高熵體系中原子級別的無序性如何影響薄膜的**玻璃化轉變溫度**和**電子傳輸特性**，這在傳統單組分或雙組分薄膜研究中是難以深入觸及的。作者巧妙地運用了大量的**第一性原理計算（DFT）**結果來佐證實驗觀察，使得論證過程無懈可擊。然而，對於非計算背景的讀者來說，這些數學公式的密集程度可能會構成一定的閱讀障礙。我建議，如果能配備一些更直觀的**相圖解釋**，或者用類比的方式解釋複雜的量子力學概念，將有助於拓寬讀者的受眾群體。總體而言，這是一部面向高階研究人員的深度專著，適合那些已經具備紮實材料科學背景的人士深入鑽研特定問題。

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这本《高溫薄膜》的內容簡直是材料科學領域的一股清流，讓我愛不釋手。書中對不同類型高溫薄膜的結構、製備工藝及其在極端環境下的性能表現進行了深入淺出的剖析。特別是關於**陶瓷基複合薄膜**的部分，作者細膩地闡述了如何通過控制晶粒尺寸和界面結構來提升材料的抗熱震性和化學穩定性，這對於航空航天領域的熱障礙塗層設計具有極高的參考價值。我記得書中有一章專門探討了**化學氣相沉積（CVD）**在製備超高溫氧化物薄膜時的反應動力學，那些複雜的氣體傳輸機理和表面反應步驟，被圖文並茂地呈現出來，即便是初次接觸這類專業知識的讀者，也能迅速抓住核心要點。書中提供的實驗數據和模擬結果都相當紮實，絕非泛泛而談。它成功地將尖端的學術研究成果轉化為可供工程師和研究生參考的實用知識庫。書的編排邏輯非常清晰，從基礎的熱力學穩定性分析，到具體的應用案例，層層遞進，讀完後感覺對當前前沿技術的理解提升了一個層次。這絕對是一本值得反覆翻閱的參考書，而不是只讀一遍就束之高閣的速朽讀物。

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這套書在裝幀和排版上給人一種高檔次的學術感，紙張質量和圖表清晰度都非常出色，這在動輒幾百頁的專業書籍中是難能可貴的。不過，我希望編輯在修訂時能更關注**術語的一致性**問題。例如，有幾處地方對**“熱穩定邊界”**的定義似乎略有出入，這在需要精確引用的場合可能會引起小小的混淆。另外，關於**太陽能熱發電（CSP）**領域對高溫吸熱塗層的要求，書中的分析似乎停留在十年前的水平，對於新型的**陶瓷-金屬基（Cermet）**結構吸收體在真空環境下的長期光熱穩定性探討不夠深入。我期待看到更多關於如何通過納米結構設計來拓寬光譜吸收範圍，同時降低發射率的最新研究進展。總體來說，它是一部權威性的參考著作，但對於極度前沿的跨學科應用案例，讀者可能需要結合最新的期刊文獻進行補充閱讀，才能搆建出一個完整的知識體系。

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老實說，我期待這本書能更貼近實際的工業應用，但讀完之後，總感覺它更偏向於純粹的基礎物理和化學機理探討，少了點“接地氣”的實戰氣息。舉個例子，書中花了大量篇幅描述**薄膜的應力演化模型**，這對於理論研究固然重要，但對於想知道在實際生產線上如何通過調整沉積溫度或氣壓來**有效抑制應力開裂**的工程師來說，直接的指導性建議就顯得有些不足了。我更希望看到更多關於**長期可靠性測試**的案例分析，比如在持續高溫老化後，這些薄膜的機械性能衰減曲線究竟是怎樣的，以及如何設計出更具韌性的**梯度功能薄膜**來緩解熱膨脹係數失配帶來的問題。或許是作者的側重點不同，但對於我這種偏向於製程優化的讀者來說，書中的“怎麼做”的實操細節略顯單薄，更多的是在解釋“為什麼會這樣”。如果能在附錄中加入幾份標準化的薄膜表徵流程指南，那就更完美了，畢竟，理論的優美終究要服務於工程的實現。

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