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出版者:Indo American Books

作者:Paul Shewmon

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007-03-06

价格:USD 124.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9788189617189

丛书系列:

图书标签:

• 金属中的相变
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好的，这是一本关于先进材料科学与工程领域的深度著作的图书简介。 --- 现代冶金学前沿：晶体学、相变与性能调控 作者：[在此处填写作者姓名，例如：Prof. Alistair Vance] 丛书：[在此处填写丛书名称，例如：Progress in Materials Science and Engineering] 图书简介 《现代冶金学前沿：晶体学、相变与性能调控》深入探讨了金属材料在微观层面上的复杂行为及其宏观性能的形成机制。本书聚焦于理解和控制材料的微观结构演化，特别是晶体学、相变动力学以及由此产生的机械、物理和化学性能之间的内在联系。本书不仅全面回顾了传统冶金学的核心理论，更以现代计算材料学、原位表征技术为支撑，阐述了新一代金属材料的设计与优化策略。 核心内容与特色： 本书结构清晰，分为六个主要部分，旨在为研究生、科研人员以及工业界工程师提供一个从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 第一部分：金属晶体结构与缺陷工程 (Crystallography and Defect Engineering) 本部分首先对金属的晶体结构、晶格畸变和点缺陷、线缺陷（位错）以及面缺陷（晶界）的本质进行了详尽的分析。重点讨论了如何通过精确调控这些缺陷的密度和分布来影响金属的力学性能。 晶体学基础的深入解析： 探讨了不同晶系（BCC, FCC, HCP）下位错的滑移系统、堆垛层错（SSPs）的形成与迁移机制，特别是这对加工硬化和韧性的影响。 晶界工程： 详细介绍了高角度晶界与低角度晶界（如孪晶界）的能量学、结构特征及其在材料变形、蠕变和腐蚀中的关键作用。引入了先进的电子显微技术（如EBSD）在晶界特征分析中的应用。 新型缺陷调控策略： 讨论了如何利用辐照、高熵效应或引入纳米析出物来“钉扎”或“钝化”关键缺陷，实现特定性能的提升。 第二部分：热力学与相变动力学 (Thermodynamics and Phase Transformation Kinetics) 本部分是理解金属微观结构演化的核心。它将热力学驱动力与相变动力学相结合，解释了材料在热处理过程中微观结构如何变化。 相图的构建与解读： 侧重于二元和三元合金系统的相图，包括液相线、固相线、共晶点和共析点的精确计算方法（基于CALPHAD方法）。 扩散理论与原子迁移： 深入分析了在不同温度和应力场下，原子扩散的路径（晶格扩散、晶界扩散、空位机制）及其对宏观性能的影响，特别是对渗碳、渗氮等表面改性过程的指导意义。 经典与非经典形核理论： 详述了铁素体/奥氏体转变、贝氏体转变、马氏体转变的形核和长大机制。重点阐述了非均相形核的驱动力与障碍。 第三部分：先进相变机制与微观结构控制 (Advanced Transformation Mechanisms and Microstructure Control) 本部分关注当前研究热点，特别是那些对材料性能产生巨大影响的特殊相变过程。 扩散型相变： 详细分析了固溶体分解、有序-无序转变、以及稳定相与亚稳相的析出行为。特别关注了弥散强化相的体积分数、尺寸和分布对屈服强度的贡献（Orowan机制）。 无扩散相变（马氏体）： 探讨了马氏体相变的特征——无扩散、剪切型转变，以及其对形状记忆效应和高阻尼性能的调控。分析了残余奥氏体对钢韧性的影响。 时效与析出动力学： 针对铝合金、镍基高温合金等，深入研究了时效硬化过程中$eta$相、$gamma'$相等强化相的形成、共格/非共格界面能，以及过饱和固溶体的分解过程。 第四部分：先进热处理技术与工艺窗口 (Advanced Heat Treatment Technologies and Process Windows) 本部分将理论与工业应用紧密结合，重点介绍如何通过精确控制热处理参数来优化特定性能。 快速热处理与热机械处理 (TMP)： 探讨了快速加热/冷却速率（如激光加热、感应加热）对晶粒细化、亚结构形成的影响，以及如何通过变形与相变耦合（TMP）来突破传统热处理的性能极限。 时效与淬火工艺优化： 针对高强度钢和沉淀硬化铝合金，详细分析了淬火过程中的冷却速率曲线（CCT/TTT图的应用），以及不同温度和时间的时效处理对硬度、疲劳寿命的权衡。 表面工程热处理： 介绍了渗碳、渗氮、碳氮共渗等过程中，界面扩散系数、碳化物析出层厚度与深度的精确控制，以实现高耐磨性表层与高韧性心部的结合。 第五部分：性能与结构的多尺度耦合 (Multiscale Coupling of Properties and Structure) 本书强调了从原子尺度到宏观尺度的性能传递机制，特别是现代计算工具的应用。 计算材料学在相变中的应用： 介绍了相场法 (Phase Field Method) 在模拟枝晶生长、晶粒粗化和多相区演化中的优势；以及密度泛函理论 (DFT) 在预测界面能量和合金稳定组分方面的作用。 力学行为的微观根源： 将宏观的拉伸、蠕变、疲劳行为追溯到位错-晶界交互作用、微裂纹形核与扩展的机制。特别是针对超细晶/纳米晶材料，讨论了Hall-Petch效应的失效与反常强化机制。 腐蚀与电化学性能的结构依赖性： 分析了晶界偏析、第二相粒子分布对点蚀敏感性的影响，以及晶体取向对电化学活性的调控。 第六部分：新型金属合金的设计原则 (Design Principles for Novel Metallic Alloys) 最后一部分展望了面向特定应用需求的新型金属材料设计思路。 高熵合金 (HEAs)： 深入探讨了高熵合金中的“高熵效应”、“迟滞效应”、“局部结构扭曲”与“贫乏扩散”等特征，及其对超高强度和耐高温性能的贡献。 增材制造中的冶金学： 重点分析了激光熔化沉积 (SLM/DLP) 过程中极高的冷却速率导致的非平衡态相变、柱状晶的形成、以及残余应力导致的微观结构各向异性问题。 复合材料与界面控制： 讨论了金属基复合材料中强化相（如陶瓷颗粒、碳纳米管）与基体之间的界面反应、键合强度和热膨胀失配对整体性能的影响。 目标读者： 本书内容涵盖了从基础热力学到前沿计算模拟的广阔领域，是材料科学、冶金工程、机械工程、航空航天工程等相关专业的研究生、博士后、资深工程师以及致力于金属材料创新的科研人员的理想参考书。它不仅是课堂教学的补充教材，更是推动金属材料技术革新的必备工具书。 --- [在此处可添加出版社信息或国际标准书号 (ISBN)]

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我必须指出，这本书在对“时间”这一变量的处理上，展现了非凡的洞察力。许多关于金属结构演化的书籍，倾向于将过程视为某种静态的平衡点求解，但这本书的叙事核心始终围绕着“动力学”展开。它细致地剖析了扩散过程的微观机制，并用先进的蒙特卡洛模拟结果来印证阿伦尼乌斯方程在极端条件下的局限性。尤其令人印象深刻的是，作者用了整整一章的篇幅来讨论“蠕变”——一个在工程实践中极其关键但理论上复杂的问题。他没有简单地套用经典模型，而是引入了晶界滑移、空位扩散以及位错蠕变这三种不同机制在不同应力/温度范围内的竞争与耦合关系，并用精妙的图表清晰地勾勒出了这种竞争的“相图”。这种对时间依赖性过程的深刻理解和全面覆盖，使得这本书不仅是理论参考，更是解决实际生产中“慢变质”问题的关键工具。它教会我如何看待结构随时间推移而发生的微妙变化，而不是仅仅关注最终成品的状态。

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这本书的学术深度和广度，在同类专业著作中是相当罕见的。它远远超越了基础的相图解读和晶格缺陷理论，大胆地将前沿研究领域的最新进展纳入体系。我着重研究了关于高熵合金（HEAs）中复杂无序效应的章节，作者不仅引用了近五年的顶会论文数据，还对当前主流的“无偏相稳定性判据”进行了深入的批判性分析，提出了自己的修正模型，这一点极其难得。很多教材在介绍前沿理论时往往流于表面，只是罗列观点，但这本书却敢于深入到那些尚未完全定论的争议点中，并给出详实的数学论证和实验佐证。这对于处于博士研究阶段的我来说，无疑是一座宝库。它不是在教你“是什么”，而是在教你“为什么是这样”以及“如何去质疑和发展”。读到后面，我甚至能感受到作者在字里行间流露出的那种对材料本质探索的激情，这是一种超越了知识传授的境界，更像是一场高水平的学术对话。

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我花了整整一个周末的时间来“品尝”这本书的前三章，最大的感受是其叙事逻辑的精妙与严谨。作者似乎拥有化繁为简的魔力，他没有一开始就抛出那些令人望而生畏的热力学平衡方程，而是从一个非常直观的、基于原子尺度的能量势能景观图入手，引导我们理解为什么晶体会在特定温度和压力下发生重构。这种自下而上的讲解方式，极大地削弱了传统材料科学教材的枯燥感。特别是关于形变孪晶和马氏体转变那几章的论述，作者巧妙地引入了“应变能释放”和“界面能最小化”这两个核心驱动力，用一系列动态的微观动画描述（尽管是静态图，但描述极富动感），将一个原本抽象的转变过程具象化了。我特别欣赏作者在关键概念后设置的“案例分析”部分，这些并非是空泛的理论推导，而是结合了实际工业应用中遇到的热处理难题，比如镍钛合金的形状记忆效应是如何被精确控制的，这让理论学习立刻找到了锚点。这种行文风格，既保留了学术的深度，又充满了工程师式的务实精神，让人读来毫不费力，收获巨大。

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尽管这本书的理论高度令人赞叹，但其在教学辅助工具上的设计仍然存在一些可以改进的空间，至少从我个人的学习习惯来看是如此。例如，在涉及复杂张量分析和晶体对称性群论的章节，虽然内容深度无可挑剔，但缺少配套的在线资源链接，比如配套的交互式软件或者可视化工具，来帮助读者直观感受那些高维度的数学描述。当公式推导到非常复杂的应力状态时，我不得不去查阅其他资料来构建三维模型以加深理解，这在一定程度上打断了阅读的流畅性。此外，书中虽然有大量的参考文献，但很多引用指向的是几十年前的经典文献，对于关注最新计算方法（如DFT在预测相变中的应用）的读者来说，可能会感觉索引的“新颖度”略显不足。总而言之，这本书无疑是该领域的里程碑式著作，它构建了一个坚实而深厚的理论框架，但如果能与现代数字化教学工具更紧密地结合，它将能触及更广泛、更年轻的读者群体，真正实现理论与实践的无缝对接。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，硬壳封面采用了一种哑光处理，触感温润，拿在手里沉甸甸的，充满了专业书籍的质感。封面上印着抽象的、类似晶格结构的金色线条，在深邃的墨绿色背景下显得尤为醒目，让人一眼就能感受到其内容的前沿和深度。内页的纸张选择也极其考究，厚实且微微泛黄的米白色纸张，配合精细的排版布局，使得阅读体验极为舒适，即便是长时间面对密集的公式和图表也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，作者在配图上的用心，那些透射电镜（TEM）的高清放大图，色彩的层次感和细节的捕捉都达到了艺术品的级别，清晰地展示了微观结构是如何与宏观性能相互作用的。这本书的插图和表格设计极具逻辑性，色彩运用克制而有效，箭头和标注清晰明了，即便是初次接触复杂相变图的读者，也能迅速抓住重点。可以说，从拿到书的那一刻起，我就知道这不是一本普通的教科书，它是一件经过精心打磨的知识载体，体现了出版方对材料科学领域读者的尊重和对知识传播质量的极致追求。这种对物理形态的重视，为后续深入学习打下了良好的心理基础，让人忍不住想立刻翻开它，探索其中的奥秘。

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金属中的相变，主要是指金属固溶体中的相变，以及高的冷却速率带来的amorph相的变化.相变机制是diffusion和grenzflaechen控制，前者可以结合之前一本Shewmon的专门书刊，均成体系..对于相变的keimwachstum，无核相变，polykristall中成核在korngrenze，amorph中cluster的形成，GTP的影响，binodal spinodal……这么说来，其实内容上基本都是前一本的嘛=。=

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