Metallurgical and Materials Processing Principles and Technologies pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kongoli, Florian (EDT)/ Itagaki, Kimio (EDT)/ Yamauchi, Chikabumi (EDT)/ Sohn, Hong Yong (EDT)

出品人:

页数:2531

译者:

出版时间:2003-1

价格:4361.00 元

装帧:

isbn号码:9780873395342

丛书系列:

图书标签:

• 冶金
• 材料科学
• 材料加工
• 金属材料
• 热处理
• 材料工艺
• 粉末冶金
• 铸造
• 焊接
• 表面工程

深入探究先进材料科学与工程：一本面向未来挑战的综合性著作 图书名称：《先进材料设计、表征与应用前沿》（Frontiers in Advanced Materials Design, Characterization, and Applications） 图书简介： 本卷册聚焦于当代材料科学与工程领域最尖端、最具颠覆性的研究方向。我们力求提供一个全面而深入的视角，涵盖从原子尺度设计到宏观应用实现的全链条知识体系，旨在为材料研究人员、工程师以及高新技术产业的决策者提供一份不可或缺的参考指南。本书的重点不在于传统的冶金过程或基础的热力学与动力学，而是着眼于如何利用跨学科工具和新兴技术，创造出具有前所未有的功能性的新材料体系。 第一部分：计算材料学与人工智能驱动的材料发现（Computational Materials Science and AI-Driven Discovery） 本部分是全书的理论基石，强调现代计算方法在加速材料研发中的核心作用。我们摒弃了依赖大量试错实验的传统路径，转而深入探讨如何利用高通量计算和机器学习模型来预测材料性能、优化合成路线并设计具有特定功能的新结构。 第一章：第一性原理计算在高熵合金（HEAs）结构稳定性预测中的应用。 详细解析了密度泛函理论（DFT）如何精确计算复杂多主元合金体系的混合焓、拉伸模量和电子态密度。特别关注如何通过量子力学模拟来解释高熵体系中局部结构畸变与宏观力学性能之间的内在联系，例如，预测相分离的临界温度和无序程度对屈服强度的影响。 第二章：机器学习在功能性薄膜生长控制中的集成。 本章侧重于利用支持向量机（SVM）和深度学习网络（如卷积神经网络 CNN）分析实时原位监测数据（如RHEED图案或椭偏光谱）。讨论如何构建反馈控制回路，实现对原子层沉积（ALD）或脉冲激光沉积（PLD）过程中厚度、晶格匹配和界面质量的亚纳米级精确控制，从而优化钙钛矿太阳能电池或铁电存储器的性能。 第三章：材料信息学数据库的构建与互操作性挑战。 探讨如何建立标准化、可检索的材料数据平台（如Materials Project或AFLOW的扩展），以及如何使用自然语言处理（NLP）技术从海量非结构化文献中提取关键数据点。重点分析数据偏差（Data Bias）对模型泛化能力的影响，并提出解决数据稀疏性问题的先进插值技术。 第二部分：颠覆性合成技术与可控制备（Disruptive Synthesis Techniques and Controllable Fabrication） 本部分聚焦于超越传统熔炼和铸造的先进制造范式，强调在极端条件下对材料微观结构进行精细调控的能力。 第四章：增材制造（3D打印）中的冶金学挑战与机遇。 详细分析选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中特有的冶金现象，如快速凝固导致的微观枝晶结构形成、残余应力的累积机制以及孔隙率的控制。重点阐述如何通过优化激光功率密度和扫描策略，实现复杂几何结构中梯度合金（Functionally Graded Materials, FGM）的无缝集成。 第五章：二维材料的精确剥离、转移与异质结构集成。 深入探讨机械剥离、化学气相沉积（CVD）以及范德华异质结的构建。分析如何通过精确控制范德华力或化学键合来管理界面缺陷，确保石墨烯、二硫化钼（MoS2）等材料在器件应用中维持其优异的载流子迁移率。 第六章：超快激光烧结与冷烧结技术在陶瓷与复合材料中的应用。 研究皮秒和飞秒激光在瞬时固结纳米粉末，抑制晶粒过度生长的潜力。对比传统热压（HIP）与低温等离子体烧结（SPS）在保持纳米结构完整性方面的优势和局限性，尤其适用于高能电池电极材料的制备。 第三部分：下一代功能材料的性能表征与多尺度成像（Advanced Characterization and Multiscale Imaging） 材料的性能与其内部结构密不可分。本部分侧重于介绍和应用最先进的表征技术，以实现从原子到宏观尺度的结构-性能关联。 第七章：同步辐射光源（Synchrotron）与中子散射技术在结构解析中的前沿应用。 重点介绍高能X射线衍射（XRD）如何用于原位监测高温高压下的相变行为，以及中子飞行时间技术（TOF-ND）在探测轻元素（如锂离子）动态行为方面的独特优势，尤其在固态电池电解质研究中的不可替代性。 第八章：球差校正透射电子显微镜（STEM）的定量分析方法。 详述如何利用高角环形暗场（HAADF-STEM）和电子能量损失谱（EELS）进行原子尺度上的元素分布和化学键态的定量映射。强调如何利用EELS分析晶界处的氧空位浓度，以理解氧化物半导体的电荷转移机制。 第九章：多模态关联成像技术在材料失效分析中的集成。 探讨如何将原子力显微镜（AFM）、聚焦离子束（FIB）与原子力显微镜（SEM）相结合，实现对微裂纹萌生、扩展路径的三维重建和实时跟踪。分析声发射（AE）技术如何与电学测量同步，以区分不同类型的断裂模式。 第四部分：面向特定应用的材料系统集成（System Integration for Targeted Applications） 本部分将前述的理论和技术应用于解决当前工程领域中最紧迫的挑战。 第十章：高能量密度储能材料的界面工程。 深入探讨锂离子电池中固态电解质与电极材料界面的阻抗问题。分析如何通过表面包覆（如原子层沉积的Al2O3层）来钝化活性锂表面，抑制锂枝晶的生长，并评估界面相的化学稳定性和离子电导率。 第十一章：极端环境下的结构完整性与蠕变机制。 关注航空航天和核能领域对耐高温、抗辐照材料的需求。讨论陶瓷基复合材料（CMCs）中纤维-基体界面对热震损伤的抵抗力，以及在强中子辐照下晶格缺陷的产生、迁移和聚集对材料延展性的长期影响。 第十二章：生物医学植入物与可降解材料的生物相容性设计。 探讨如何设计具有特定表面能、孔隙率和降解速率的生物活性陶瓷和聚合物支架。分析表面等离子体共振（SPR）技术在监测细胞附着和蛋白质吸附过程中的应用，确保材料在体内环境中的长期功能性和安全性。 本书的结构设计旨在打破传统学科壁垒，强调材料的“设计-制造-表征-应用”的闭环思维，为读者提供一个前瞻性的视角，以应对材料科学在信息技术、新能源和生命科学等关键领域带来的下一代技术飞跃。本书的深度和广度，使其成为该领域研究者和高级专业人士的必备工具书。

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这本书的语言风格，初看之下可能显得有些“硬核”，充满了精确的技术术语和严谨的逻辑链条，但深入挖掘后，你会发现其内核是一种对知识的极大尊重和对读者智力的信任。我感觉作者仿佛是一位经验丰富的老工程师，坐在你的对面，用最直接、最不加修饰的方式向你传授他毕生的心血结晶。比如，在讨论复合材料的界面粘结强度时，作者用了大量的篇幅来分析不同表面处理方法对能量耗散机制的影响，那种细腻入微的观察角度，让人不得不佩服其研究的深度。我记得我当时读到关于疲劳裂纹萌生和扩展机理的章节时，脑海中浮现出多年前在实验室里看到裂纹扩展的实验录像，书中的文字描述与脑中的画面奇妙地重合了。这本书的优点在于，它从不回避复杂性，而是选择拥抱复杂性，并提供一套系统化的工具去驾驭它。对于那些已经有一定基础，但渴望突破现有认知框架的读者来说，这本书就像是一份来自高精尖领域的“内部指南”，透露着那些非一般教材能触及的行业奥秘。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深邃的金属光泽，配合上烫金的字体，一股工业时代特有的厚重感和现代科技的精致感扑面而来。我是在一个周末的午后，坐在家里那张有些年头的橡木书桌前，首次翻开它的。最初的几页，那些关于材料微观结构的图示，精细得令人惊叹，仿佛能透过纸张看到晶格的排列。尤其是关于高熵合金的探讨部分，作者似乎倾注了极大的心血，不仅仅是罗列数据，更是深入剖析了热力学驱动力和动力学控制在合金设计中的微妙平衡。那段关于增材制造中熔池行为的描述，简直就像一幅流动的画面，用文字精准地捕捉了激光熔化过程中的瞬态热场变化和元素扩散路径。我甚至不得不停下来，点上一杯浓缩咖啡，以便跟上作者那近乎苛刻的逻辑推演。这本书的排版也极其考究，章节间的过渡自然流畅，让人在面对大量专业术语时，不至于感到迷失。它不仅仅是一本教科书，更像是一件精心打磨的工艺品，每一页都散发着严谨治学的气息，让人对材料科学的敬畏之情油然而生。

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坦白讲，这本书的阅读体验，就像是进行了一场智力上的马拉松赛跑，尤其是在深入到热处理工艺优化那几章时。我记得有一次，为了理解相变过程中的时间-温度-转化率（TTT）曲线如何被实际生产中的冷却速率所扭曲，我足足在书桌前坐了近四个小时，反复对照着附录中的计算模型。作者的处理方式非常务实，他没有停留在理论的象牙塔，而是立刻将这些复杂的物理化学原理与实际的工业应用场景——比如航空发动机叶片的蠕变抗性、或者半导体器件的封装可靠性——紧密地勾连起来。这种无缝衔接的能力，是很多专业书籍所欠缺的。我特别欣赏作者在论证过程中那种冷静而有力的笔触，没有丝毫浮夸或故作高深，每一个公式的引入都是水到渠成，每一个实验数据的引用都掷地有声。读完这些章节后，我对过去在车间里观察到的那些“经验之谈”有了更深层次的理解，很多曾经困扰我的工艺难题，此刻仿佛被一把锋利的解剖刀清晰地剖开了。这本书，确实是那些想从“操作者”升级为“设计者”的技术人员的必备良药。

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这本书的广度也令人印象深刻，它并非只局限于某一种材料体系或某一个加工流程。从传统的金属冶炼中的氧化还原平衡，到尖端的光电材料的沉积技术，它构建了一个宏大而完整的知识网络。我特别留意了其中关于功能材料那一块的论述，作者没有将之视为一个孤立的分支，而是巧妙地将其与基础的晶体结构理论联系起来，解释了为什么某些特定的晶面会对电子传输产生决定性的影响。这种跨学科的整合能力，使得这本书的适用范围远远超出了传统的材料工程范畴，甚至对化学工程和物理学背景的读者也大有裨益。阅读过程中，我时常会发现自己不得不去查阅一些相关的热力学或量子力学的补充资料，但这并非枯燥的负担，而更像是一次主动的知识探索，因为书中的每一个论断都似乎在催促你：“去验证它，去深入理解它背后的基本原理。” 这本书提供了一个框架，一个让你在未来的任何材料技术领域都能找到立足点的坚实基础。

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读完此书后留下的最深刻感受是它所蕴含的“解决问题”的精神，而非仅仅是知识的堆砌。它不是那种读完后可以束之高阁的工具书，而是那种需要反复翻阅、时常会带给你新感悟的“伙伴”。我个人认为，这本书的价值在于它教会了我们如何去“思考”材料，而不是简单地“使用”材料。在涉及环境影响和可持续发展的部分，作者的视角非常具有前瞻性，讨论了如何通过改进冶金过程来降低能耗和废物排放，这在当前全球强调绿色制造的大背景下显得尤为重要。这种对社会责任的关怀，使得这本书超越了纯粹的技术手册的范畴，提升到了工程伦理的层面。它提供的不仅是“怎么做”的答案，更是“为什么这样做”的深刻理由，以及在面对未知挑战时应该采取的理性分析路径。对于任何想在材料领域深耕细作的人来说，这本书无疑是一笔值得投入时间与精力的宝贵财富，它的分量，远超其纸张的重量。

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