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出版者:机械工业出版社

作者:陈世朴

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页数:0

译者:

出版时间:1982年7月

价格:1,70

装帧:平装

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• 2010年4月
• 1982
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《晶体结构与性能的微观探秘：从原子排列到宏观应用》 本书旨在深入剖析物质的微观世界，揭示其独特的晶体结构如何决定着宏观的物理、化学以及工程性能。我们将带领读者踏上一段探寻物质本质的旅程，从原子和分子的排列规律出发，逐步理解材料在微观尺度上的形貌、缺陷以及相变，并最终将这些微观认识与我们日常所见的材料性能紧密联系起来。这本书将是一份面向材料科学、物理学、化学、冶金学、机械工程以及相关领域的专业人士和研究生的综合性指南，同时，它也为对材料科学充满好奇的爱好者提供了一个深入了解物质世界的窗口。 第一部分：微观世界的基石——原子排列与晶体学基础 本部分将为读者构建坚实的晶体学理论基础。我们将从最基本的原子模型讲起，阐述不同原子间的成键方式（如离子键、共价键、金属键、范德华力），以及这些成键方式如何影响原子的空间分布。随后，我们将详细介绍晶体的概念，包括晶格、晶基、晶胞等核心概念。读者将学习如何用数学语言描述晶体的周期性结构，包括布拉维晶格类型（如立方、四方、六方、单斜、三斜等）的几何特征，以及如何用指数系统（如密勒指数）来标识晶面和晶向。 此外，我们将深入探讨非理想晶体结构，即晶体缺陷。这包括零维缺陷（点缺陷，如空位、填隙原子、取代原子）、一维缺陷（线缺陷，如位错）、二维缺陷（面缺陷，如晶界、畴壁、堆垛层错）以及三维缺陷（体缺陷，如孔隙、夹杂物）。我们将详细解析这些缺陷的形成机制、运动方式及其对材料性质（如强度、延展性、导电性、导热性）产生的深远影响。理解晶体缺陷的本质，是理解材料性能差异的关键。 第二部分：微观形貌的成像艺术——扫描与透射技术概览 在掌握了晶体结构的基本理论后，本部分将聚焦于如何“看见”这些微观结构。我们将介绍几种强大的微观成像技术，它们如同我们观察微观世界的“眼睛”。 扫描电子显微镜 (SEM) 及其原理： 读者将了解SEM的基本工作原理，即利用聚焦的电子束扫描样品表面，并通过检测样品表面产生的二次电子、背散射电子等信号来成像。我们将详细阐述SEM的各个组成部分，包括电子枪、扫描系统、探测器以及真空系统，并讨论不同成像模式（如二次电子像、背散射电子像、能量色散X射线谱（EDS）像）所能提供的信息。SEM的优势在于其高分辨率、大景深以及相对简便的操作，特别适合观察样品表面形貌、纹理以及元素分布。 透射电子显微镜 (TEM) 及其原理： 与SEM不同，TEM利用穿透样品的电子束进行成像。我们将深入讲解TEM的工作原理，包括电子枪、聚光镜、样品台、物镜、中间镜、投影镜以及探测器。读者将学习TEM如何通过检测穿透样品的电子束的相位衬度、衍衬等信息来揭示样品内部的精细结构，如晶体结构、晶界、位错、析出相以及纳米结构。我们将探讨TEM在高分辨率成像、电子衍射分析以及电子能量损失谱（EELS）分析方面的强大能力。 其他成像技术简介： 为提供更全面的视角，我们还将简要介绍一些其他重要的微观成像技术，例如原子力显微镜 (AFM)，它利用探针与样品表面的范德华力成像，能够实现原子级别的表面形貌成像，且无需真空环境；以及隧道扫描显微镜 (STM)，能够探测电子态密度，实现原子分辨成像。 第三部分：形貌与结构分析——从图像到数据 仅仅获得微观图像是不够的，更重要的是如何从中提取有用的信息。本部分将详细介绍如何对SEM和TEM获得的图像进行定量和定性分析。 形貌分析： 读者将学习如何根据SEM图像识别和描述样品的表面形貌特征，例如颗粒的形状、尺寸分布、聚集状态、表面粗糙度以及裂纹的形貌。我们将讨论如何通过图像处理技术（如阈值分割、边缘检测、形态学运算）来提取这些形貌参数。 晶体结构分析： 对于TEM获得的图像，我们将重点介绍如何利用电子衍射花样来确定晶体的晶面指数、晶向以及相结构。我们将讲解明场像、暗场像的成像原理及其在识别晶界、位错等缺陷方面的应用。读者将学习如何通过分析衍射花样中的斑点位置、间距以及强度来推断晶体的空间群和晶格常数。 元素分析： 本部分将详细介绍基于SEM和TEM的元素分析技术，主要是能量色散X射线谱 (EDS) 和波长色散X射线谱 (WDS)。读者将理解这些技术如何通过检测样品受电子束激发产生的特征X射线来确定样品的元素组成和相对含量。我们将讨论EDS和WDS的原理、探测器类型、定性与定量分析方法，以及它们在识别相分布、杂质含量以及元素偏聚等方面的应用。 缺陷分析： 结合前两部分的知识，我们将深入讲解如何通过SEM和TEM图像来识别和定量分析各种晶体缺陷。例如，如何通过明场像和暗场像观察位错的运动和分布，如何通过TEM图像测量晶界的粗糙度，以及如何通过SEM图像识别孔隙的大小和数量。 第四部分：微观结构与宏观性能的关联——案例分析与应用 本部分是本书的核心，我们将通过大量的实际案例，将前述的微观形貌、结构分析与宏观材料性能联系起来。我们将展示如何利用对微观世界的深刻理解来解释和预测材料的行为，并为材料的设计和优化提供指导。 力学性能的微观机制： 强度与硬度： 探讨位错运动对材料屈服强度和硬度的影响，晶界和第二相粒子对位错运动的阻碍作用，以及固溶强化、沉淀强化、晶粒细化等强化机制的微观根源。 延展性与韧性： 分析微观形貌（如颗粒尺寸、形状、分布）对材料延展性的影响，解释孪晶、相变诱导塑性等韧性增强机制的微观过程。 断裂过程： 揭示不同断裂模式（如脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂）的微观形貌特征，以及微观缺陷（如空洞、夹杂物）在断裂起源和扩展中的作用。 物理性能的微观调控： 电学性能： 分析晶体缺陷、晶界、杂质对电子传输的影响，解释半导体材料的能带结构如何与晶体结构相关联，以及纳米结构材料的量子效应。 磁学性能： 探讨磁畴结构、晶界、杂质对磁性能的影响，解释铁磁材料、反铁磁材料的微观磁结构。 光学性能： 分析纳米粒子、量子点、光学薄膜的微观结构如何影响其光学响应，如反射、透射、吸收和荧光。 化学性能与表面科学： 腐蚀与氧化： 揭示晶界、点缺陷、表面形貌等对材料腐蚀速率和氧化行为的影响，分析钝化膜的微观结构。 催化性能： 探讨催化剂表面形貌、缺陷、晶格畸变如何影响其催化活性和选择性，以及纳米催化剂的设计原理。 相变与微观动力学： 固态相变： 详细阐述固态相变的微观过程，包括形核、生长机制，以及相变对材料性能的影响，例如马氏体相变。 热处理对微观结构的影响： 分析退火、淬火、时效等热处理工艺如何改变材料的微观结构（如晶粒尺寸、析出相、缺陷密度），进而影响其宏观性能。 第五部分：前沿展望与发展趋势 最后，我们将目光投向材料科学的未来，展望微观分析技术和材料科学研究的发展趋势。 新兴的微观分析技术： 介绍一些正在兴起或具有巨大潜力的微观分析技术，例如高通量原位显微技术（在原位加载、加热、电化学等条件下进行显微观察）、三维成像技术（如层析成像、焦点离子束/扫描电子显微镜 (FIB/SEM) 层析成像）以及机器学习在图像分析中的应用。 智能化材料设计与开发： 探讨如何结合先进的微观分析技术和计算模拟，实现材料的智能化设计与开发，例如利用机器学习预测材料性能，利用多尺度模拟理解材料行为。 纳米材料与量子材料的研究： 关注纳米材料和量子材料在微观尺度上的独特结构与性能，以及它们在新能源、生物医学、信息技术等领域的应用前景。 多尺度关联研究的重要性： 强调理解材料性能不仅需要微观尺度的分析，还需要将宏观、介观和微观尺度上的信息进行关联，建立完整的材料性能预测模型。 《晶体结构与性能的微观探秘：从原子排列到宏观应用》将以其深入浅出的讲解，丰富的图文例证，以及严谨的科学逻辑，成为材料科学领域一本不可或缺的参考书籍。通过阅读本书，读者将能够深刻理解物质世界的奥秘，掌握分析和设计高性能材料的关键知识，为推动科学技术的发展贡献力量。

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说实话，这本书的阅读体验像是一场马拉松，它对读者的心智要求极高。开篇的几章简直是一道高墙，很多读者可能在试图攀登的过程中就选择放弃了。它的叙事节奏缓慢而沉重，充满了大量的内心独白和对环境的细致描摹，这些描述绝非多余，它们是构建情感张力的基石。作者似乎非常擅长捕捉“潜流”，那些在表面平静下涌动的暗流，无论是权力斗争的微妙角力，还是人物之间心照不宣的试探，都被他捕捉得丝丝入扣。我特别欣赏作者在处理道德模糊地带时的那种克制与冷静，他从不扮演审判者的角色，而是将所有的证据和场景摆在你的面前，让你自己去做出艰难的裁决。读完后，我不是带着答案离开，而是带着更多、更深刻的问题，这种“不确定性”的余味，比任何明确的结论都要来得有价值。

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这部作品给我带来了一种前所未有的震撼感，那种深入骨髓的知识洪流几乎让我窒息。作者在构建叙事时展现出惊人的耐心与细腻，他仿佛不是在讲述一个故事，而是在引导我们一步步走进一个精心布置的迷宫，每一步都充满了未知的诱惑与精巧的陷阱。书中的角色塑造立体得令人发指，他们的内心挣扎、道德困境，以及在极端环境下的选择，都深深地烙印在我的脑海中。特别是关于人性在复杂技术环境下的异化探讨，视角极其刁钻，引人深思。我感觉自己仿佛亲身经历了书中所描绘的那些宏大而又微小的变革，那种与时代脉搏同步跳动的紧张感，让人手不释卷。这本书的结构设计堪称一绝，看似松散的线索，实则都指向一个宏大的主题，读完后，那些散落的碎片猛然聚合，形成了一幅清晰而又令人不安的图景。它不只是提供娱乐，更像是一次对现实世界深层结构的透视，让我对“真实”的定义产生了根本性的动摇。

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读完这本书，我有一种强烈的冲动，想要立即去整理我所有的笔记，重新审视我过去对某些既定观念的理解。这本书的论述方式非常具有攻击性，它毫不留情地撕开了某些社会表象，直指核心的矛盾与悖论。语言的运用极其精炼，每一句话都像经过了无数次锤炼的钻石，闪烁着尖锐的光芒。作者似乎对历史的运行轨迹有着近乎宿命论的洞察力，他将那些看似随机的事件，串联成了一部必然走向某个终点的宏大悲剧。更令人称奇的是，尽管主题宏大严肃，但作者总能在关键时刻插入一些极富生活气息的细节描写，比如某个雨夜的街景，或是主角无意中喝下的一口冷茶，这些细节瞬间将冰冷的理论拉回了有血有肉的体验之中。这种在宏大叙事与个体感受之间自如切换的能力，是许多同类作品难以企及的高度。这本书更像是一面镜子，映照出我们集体潜意识中的恐惧与渴望。

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我花了很长时间来消化这本书所带来的信息密度。它不适合碎片化阅读，它需要你全身心地投入，甚至需要你查阅大量的背景资料才能完全领会作者的深意。这本书的魅力在于它建立了一个逻辑自洽且极其严密的内部世界，在这个世界里，所有的规则、所有的因果链条都运行得精密无误，但正是这种绝对的逻辑性，反衬出一种令人窒息的荒谬感。作者对知识的汲取量令人咋舌，涉及的领域跨度极大，从古代哲学思辨到最新的社会心理学理论，信手拈来，为他的论点提供了坚实的基础。然而，最让我感到振奋的是，尽管体系如此庞大复杂，作者却始终保持着一种近乎孩童般的好奇心，对未解之谜保持敬畏，不轻易给出武断的结论。这使得整部作品充满了活力，而不是一个枯燥的知识堆砌。它鼓励读者去质疑，去探索，去成为自己认知领域的拓荒者。

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这本书的文字质感非常独特，它有一种古典的厚重感，但又不失现代的锐利。仿佛能闻到纸张和墨水的味道，感受到文字排布的韵律。它不像是一本被精心打磨的商业畅销书，更像是一份历经数十年沉淀的家族手稿，充满了私密的思考和不为人知的密码。作者在构建冲突时，偏爱使用“渐进式爆发”的手法，危机不是突然降临的爆炸，而是像潮水般缓慢、坚定地淹没一切，让人在毫无察觉中发现自己已经身处绝境。这种细腻的情感铺陈，对于那些喜欢深度心理剖析的读者来说，无疑是一种极大的享受。它让我开始关注那些被日常喧嚣所忽略的微小细节——窗外的光线如何变化，一个人呼吸的频率，这些细微之处往往隐藏着最重大的秘密。这本书无疑是一次对文学自身边界的有力拓展。

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