The Chemistry and Physics of Intermetallic Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Miller, Gordon J./ King, R. Bruce

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价格:1158.00 元

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isbn号码:9780471202790

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• Intermetallic Materials
• Materials Science
• Chemistry
• Physics
• Metallurgy
• Solid State Physics
• Materials Chemistry
• Alloys
• Phase Diagrams
• Crystal Structure

材料科学前沿：新型功能材料的结构、性能与应用 本书深入探讨了当代材料科学领域中，以复杂合金和超结构材料为核心的前沿研究方向。它聚焦于如何通过精确控制原子尺度的结构排列，来调控宏观尺度下的电学、磁学、力学以及热学性能，从而设计出具有特定功能的下一代先进材料。 本书的写作立足于对基础物理化学原理的深刻理解，并将其无缝衔接到实际材料体系的设计与制备中。全书结构严谨，内容翔实，旨在为材料研究人员、化学家、物理学家以及高年级本科生和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书。 第一部分：功能材料设计的基础原理 本部分奠定了理解复杂材料体系的理论基石，着重于从量子力学和热力学角度解析材料的内在属性。 第一章：晶体学与缺陷工程 本章首先回顾了理想晶格的结构描述，并迅速过渡到真实材料中普遍存在的各种晶体缺陷——点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界、堆垛层错）——对材料性能产生的决定性影响。特别地，详细阐述了如何通过控制合金化过程中的杂质和空位浓度，来精确调控半导体材料的载流子迁移率，以及在高温合金中如何利用位错缠结和运动阻力来提升蠕变抗力。讨论了高熵合金（HEA）中无序局域结构对机械性能的复杂调控机制，以及如何利用球差校正电镜（STEM）对这些微观结构的实时表征。 第二章：电子结构与能带理论在功能材料中的应用 本章深入讲解了固态物理中的能带理论，特别是针对具有复杂晶体结构的化合物体系。详细分析了费米能级的位置如何决定材料是导体、半导体还是绝缘体。重点讨论了拓扑绝缘体和狄拉克半金属等新型电子结构材料的性质，解释了拓扑不变量如何保护表面态的导电性，即使在存在缺陷的情况下也能保持高效率的电子传输。此外，本章还涵盖了电子-声子耦合在热电材料中的作用，阐述了如何通过“晶格玻璃化”策略来降低晶格热导率，同时保持高电子迁移率，以实现优异的热电转换效率。 第三章：热力学稳定性与相图构建 材料的实际可用性与其热力学稳定性息息相关。本章系统介绍了使用第一性原理计算方法（如密度泛函理论，DFT）来预测化合物的形成焓和相边界。深入探讨了多组分体系中相图的复杂性，特别是高压或极端温度条件下新型稳定相的预测。内容包括：利用CALPHAD（计算热力学与相图）方法来建立工业上常用的多元合金体系的精细相图，以及理解界面能和驱动力在纳米尺度材料自组装过程中的关键作用。 第二部分：先进功能材料的制备与特性 本部分将理论知识应用于具体的材料体系，重点介绍了如何通过先进的合成技术来“定制”材料的特定功能。 第四章：纳米结构材料的量子尺寸效应 本章聚焦于将材料尺寸缩小到纳米尺度后，其光、电、磁性能发生的显著变化。详细剖析了量子点的载流子限制效应，解释了其发射光谱如何依赖于颗粒大小，及其在显示技术中的应用。同时，探讨了纳米线和纳米薄膜的表面能效应和各向异性。讨论了制备高结晶度、低缺陷密度纳米结构的先进技术，如原子层沉积（ALD）和分子束外延（MBE），并分析了这些技术对薄膜应力与界面粘附力的控制。 第五章：磁性材料与自旋电子学 磁性材料是信息存储和传感器技术的核心。本章不仅复习了铁磁性、反铁磁性的基本理论，更侧重于多元铁氧体和稀土-过渡金属合金中复杂的磁各向异性来源。详细阐述了巨磁阻（GMR）和隧道磁阻（TMR）效应的物理机制，并探讨了如何通过界面工程来优化自旋电子器件的性能。内容还延伸至斯格明子（Skyrmions）等拓扑磁结构，这些结构在低能耗信息处理中展现出巨大的潜力。 第六章：先进陶瓷与复合材料的力学性能 本章处理了需要极端硬度、耐高温和耐腐蚀性能的材料。深入分析了超硬材料（如金刚石类碳化物和氮化物）的结合特性与断裂韧性的权衡。重点讨论了纤维增强复合材料（如碳化硅/碳化硅体系）中的增强机制，包括界面键合强度和裂纹偏转机制。此外，探讨了层状双氢氧化物（LDH）作为阻燃剂和离子交换剂的潜力，以及如何通过“剥离-再堆叠”技术来恢复其层状结构并优化宏观性能。 第三部分：过程控制与性能表征 本部分关注于连接“合成”与“性能”的桥梁——即先进的表征技术，以及工业化生产中的过程控制。 第七章：高分辨电子显微学与谱学表征 本章是理解微观结构的实战指南。详细介绍了透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）在解析晶格结构、识别界面错配和进行原子分辨率成像方面的能力。重点阐述了能量分散X射线光谱（EDS）和电子能量损失谱（EELS）如何结合空间信息来确定元素分布和化学价态。讨论了如何利用这些技术来表征新型催化剂表面的活性位点结构及其在反应过程中的动态演变。 第八章：原位与动态表征技术 为理解材料在真实工作条件下的行为，本章强调了原位表征的重要性。涵盖了在受控气氛、温度或应力下进行的原位X射线衍射（XRD）和原位TEM实验。例如，如何实时监测锂离子电池充放电过程中电极材料的相变和体积膨胀，以及如何观察金属在疲劳载荷下的微观裂纹萌生与扩展。这部分内容着重于如何将时间维度引入材料科学的研究范式中。 第九章：计算材料学与大数据驱动的材料发现 本章展望了材料科学的未来方向。详细介绍了高通量计算在筛选候选材料方面的应用，解释了如何利用机器学习（ML）模型来加速对复杂多参数空间（如催化剂活性位点、电池电解液兼容性）的搜索。讨论了如何构建和利用材料基因组计划（MGI）数据库，以及如何将实验数据与计算模拟相结合，实现更高效、更具预测性的材料设计循环。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每章的理论推导后都紧接着详细的案例分析，展示了如何将复杂的物理化学模型应用于实际材料体系的优化。 强调前沿领域： 囊括了高熵合金、拓扑材料、斯格明子磁畴等当前研究热点。 面向跨学科读者： 语言严谨但易于理解，为物理、化学、工程学背景的研究人员提供了统一的知识平台。 通过对这些关键材料体系的深入剖析，本书旨在激发读者对下一代功能材料的创新性思考，并为解决能源、信息、环境等关键技术挑战提供坚实的科学基础。

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这本书的封面设计得非常有吸引力，那种深邃的蓝色调配上银色的字体，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我是在寻找关于先进材料科学的入门读物时偶然发现它的，当时就被书名中“Intermetallic Materials”（金属间化合物材料）这个关键词吸引住了。我对这个领域知之甚少，只模糊地知道它们在高温合金、半导体等领域有重要应用。翻开书本，首先映入眼帘的是大量的结构示意图和晶格模型，这表明作者在基础理论的阐述上花费了大量笔墨。我特别欣赏它对不同晶体结构，比如L12, B2等，进行细致入微的解析，不仅仅是画出结构，还深入探讨了原子排列对宏观性能的决定性影响。初学者很容易被这些复杂的结构图吓倒，但作者的文字处理得非常平易近人，用类比和生活化的例子来解释抽象的化学键和电子结构，这使得我这个材料学背景较为薄弱的读者也能抓住核心概念。它似乎是一本力图在理论深度和可读性之间找到完美平衡的教科书，适合那些想要建立扎实理论基础，而不是仅仅停留在应用层面的读者。这本书的排版和印刷质量也无可挑剔，长时间阅读下来，眼睛也不会感到疲劳，这对于一本技术性书籍来说至关重要。

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如果非要吹毛求疵，这本书在某些前沿交叉领域的内容更新速度上，似乎稍微落后于最顶尖的期刊速度，毕竟出版周期决定了这一点。比如，对于最近几年热门的、基于机器学习的金属间化合物结构预测方面的应用，书中提及不多，更多地还是聚焦于经典的、经过充分验证的理论模型。然而，这也许是它的优点所在——它提供的是一个坚实、永恒的知识框架，而不是转瞬即逝的潮流。对于一个希望在某个细分领域深耕的研究者而言，这本书提供的基础知识密度是如此之高，以至于我需要反复阅读才能完全吸收。它就像是一本经典的工具手册，每一次重读都能发现新的细节和更深的层次。它不仅仅是一本关于“是什么”的书，更是一本关于“为什么是这样”的书，引导读者建立起批判性思维和独立解决问题的能力。这本书的价值在于它的持久性，它会伴随我度过未来数年的科研生涯，成为我书架上不可或缺的重磅参考。

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坦白地说，这本书的数学和物理基础要求不低，它绝不是那种可以轻松翻阅的科普读物。在某些涉及晶体对称性和群论的章节，我不得不停下来，甚至借助外部的数学参考资料来理解作者的推导过程。但正是这种“硬核”的深度，让我体会到了真正的专业书籍的价值。例如，在解析金属间化合物的断裂韧性时，书中引用了大量的分子动力学模拟结果，并详细解释了如何将原子尺度的信息（如位错核心结构）映射到宏观的力学响应上。这部分的论述逻辑性极强，层层递进，让人不得不佩服作者在跨学科知识整合上的功力。它仿佛在不断地向读者发出挑战：“你真的准备好理解这些材料的本质了吗？” 对于那些希望从“会用”材料跨越到“理解并设计”材料的工程师和研究生来说，这本书提供了必要的理论武器。它要求读者投入时间与精力去消化吸收，但回报绝对是巨大的知识积累。我感觉自己在使用这本书的过程中，思维的深度和严谨性都在潜移默化中得到了提升。

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深入阅读之后，我发现这本书的广度确实令人惊叹。它并非局限于某种特定的金属间化合物体系，而是像一个全景地图，涵盖了从传统的高温镍基超合金到新型的、具有特定电子特性的化合物的广泛研究。尤其让我印象深刻的是其中关于相图绘制和热力学稳定性的章节。作者没有直接抛出复杂的吉布斯自由能方程，而是通过讲解如何通过实验数据（如DTA/TGA）来构建可靠的二元和三元相图，再将这些图谱与第一性原理计算的结果进行对比分析。这种多角度的验证方式，极大地增强了结论的说服力。此外，书中对缺陷工程的讨论也十分深入，探讨了如何通过精确控制点缺陷（如空位、间隙原子）的浓度和分布，来优化材料的蠕变抗性和导电性。我感觉这本书的作者不仅是理论家，更是一位经验丰富的实验工程师，他将实验室中的“野路子”和理论的“正统”完美地融合在一起，传授给读者一套完整的材料设计与优化思维框架。对于需要进行材料筛选和性能预测的研究人员来说，这本书简直是不可多得的工具书。

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这本书在讨论材料的制备工艺方面，也展现出一种务实的态度。它没有停留在理论的象牙塔里，而是花了相当的篇幅来讨论如何将这些理论应用于实际的生产环节。我特别喜欢它对快速凝固技术（如熔体纺丝、雾化法）在制备非平衡金属间化合物薄膜时的应用进行了详细的对比分析。作者清晰地阐述了每种工艺对晶粒尺寸、非晶化倾向以及最终界面结构的影响，并配上了清晰的SEM和TEM微观形貌图。这使得读者能清晰地看到，工艺参数的微小变动如何直接导致最终材料性能的天壤之别。此外，书中对表面工程和涂层技术的介绍也十分及时，特别关注了如何利用金属间化合物的耐磨性、抗氧化性来制造保护涂层，并给出了几个工业界失败案例的教训总结，这比单纯介绍成功案例更有启发性。总的来说，它构建了一座连接基础科学和工程实践的坚实桥梁，让读者明白，材料科学的研究成果最终是要在苛刻的工程环境下得到检验的。

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