Bonding Theory for Metals and Alloys

Bonding Theory for Metals and Alloys pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Elsevier Science Ltd
作者:Wang, Frederick
出品人:
页数:256
译者:
出版时间:2005-11
价格:$ 237.30
装帧:HRD
isbn号码:9780444519788
丛书系列:
图书标签:
  • 金属键
  • 合金
  • 键合理论
  • 材料科学
  • 凝聚态物理
  • 金属材料
  • 晶体结构
  • 电子结构
  • 第一性原理计算
  • 材料性质
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具体描述

"Bonding Theory for Metals and Alloys" exhorts the potential existence of covalent bonding in metals and alloys. Through the recognition of the covalent bond in coexistence with the 'free' electron band, the book describes and demonstrates how the many experimental observations on metals and alloys can all be reconciled. Subsequently, it shows how the individual view of metals and alloys by physicists, chemists and metallurgists can be unified. The physical phenomena of metals and alloys covered in this book are: Miscibility Gap between two liquid metals; Phase Equilibrium Diagrams; Phenomenon of Melting. Superconductivity; Nitinol; A Metal-Alloy with Memory; Mechanical Properties; Liquid Metal Embrittlement; Super plasticity; and, Corrosion. The author introduces a new theory based on 'Covalon' conduction, which forms the basis for a new approach to the theory of superconductivity. This new approach not only explains the many observations made on the phenomenon of superconductivity but also makes predictions that have been confirmed. This book openly recognizes the electrons as the most important and the only factor in understanding metals and alloys. It proposes 'Covalon' conduction theory, which carries current in covalent bonded pairs. It investigates phase diagrams both from theoretical and experimental point of view.

熔融之光:现代炼金术与材料科学的交汇 图书名称:熔融之光:现代炼金术与材料科学的交汇 作者: [此处可留空,或代入一位虚构的资深材料科学家] 出版社: [此处可留空,或代入一家权威的学术出版社] 字数: 约 1500 字 --- 内容简介 《熔融之光:现代炼金术与材料科学的交汇》并非专注于化学键合的微观理论,而是一部宏大叙事,探讨人类如何通过对物质形态、特别是液态和固态金属的深刻理解与操控,驱动了自工业革命以来材料科学的飞速发展。本书旨在揭示当代材料工程师和冶金学家所遵循的“现代炼金术”——即在极端温度、压力和复杂气氛下,对元素进行组合、提纯与重构的实践艺术。 本书内容涵盖了从古代冶金术的哲学基础,到现代工业中复杂合金体系设计的完整历程,重点阐述了热力学、相图分析、凝固动力学在实际生产中的应用,以及尖端制造技术(如增材制造、真空感应熔炼)如何突破传统冶金的边界。 第一部分:从坩埚到反应堆——冶金学的历史脉络与哲学转向 本书开篇追溯了人类对金属的初次认知与利用。我们审视了古代文明(如青铜时代、铁器时代)在缺乏精确化学知识的情况下,如何通过经验主义实现了对矿石的还原与合金的制备。这不是简单的历史回顾,而是对早期冶金家思维方式的深入剖析——他们实际上是早期热力学和动力学的实践者。 随后,我们将目光转向18世纪和19世纪,探讨科学革命如何为冶金学提供了坚实的理论基础。重点关注化学计量学和早期热力学如何开始解构“元素”与“化合物”的概念,为后来的合金设计铺平道路。我们探讨了“纯度”这一概念在工业化进程中的重要性,以及如何从宏观的炉渣分析走向对杂质元素影响的初步量化。 本部分的核心在于阐述“现代炼金术”的哲学基础:它不再是追求将贱金属转化为黄金的神秘追求,而是基于物理化学原理,追求特定性能的材料——耐高温、抗腐蚀、高强度、导电性优异——的理性工程实践。 第二部分:相图的语言——热力学在合金设计中的统治地位 本书的第二部分深入探讨了现代材料科学的基石:相图。我们详细阐述了吉布斯相律在多组分体系中的应用,以及如何通过精确测定和解释液-固平衡、固溶体形成、共晶与包析反应,来预测材料在冷却过程中的行为。 我们不仅介绍了二元相图(如Fe-C体系),更将焦点放在了更具挑战性的三元及多元合金体系中。通过引入热力学驱动力的概念,解释了为什么某些元素会形成稳定的金属间化合物,而另一些则倾向于保持固溶状态。这部分内容强调了如何利用相图指导铸造工艺,避免热裂、缩孔和脆性相的生成。 特别地,我们剖析了非平衡凝固现象。在高速冷却或快速凝固过程中,材料的微观结构偏离了热力学平衡预测。本书详细讨论了枝晶生长、偏析现象的机制,并介绍了如何利用先进的计算模型(如相场法)来模拟和控制这些微观结构,以期获得优异的宏观性能。 第三部分:流动与固化——熔体动力学与材料的“生命线” 如果说热力学决定了“应该形成什么”,那么动力学则决定了“如何形成以及形成的速度”。第三部分聚焦于液态金属的行为和凝固过程中的运动学。 我们细致地考察了液态金属的结构与粘度。尽管液态材料结构复杂,但通过X射线衍射和中子散射技术获得的瞬时结构信息,帮助我们理解原子在熔融状态下的排列,这对理解润湿性、表面张力以及夹杂物的行为至关重要。 本书的重点之一是凝固过程的控制。我们深入分析了界面能、过冷度对成核速率和生长速率的影响。对于复杂铸造过程(如连续铸造、定向凝固),理解传热与质量输运的耦合至关重要。我们用大量的实际案例说明,如何通过精确控制冷却速率和温度梯度,来设计出具有特定晶体取向(如单晶涡轮叶片)或特定微观组织(如细小等轴晶)的材料。 此外,本部分还探讨了搅拌技术(如电磁搅拌、惰性气体保护搅拌)在均化熔体成分、细化晶粒、去除有害夹杂物方面的作用,这是现代高品质金属材料生产中不可或缺的一环。 第四部分:新时代的铸造——极端工艺与先进材料制造 本书的最后部分展望了冶金学的未来,即如何利用现代工程技术突破传统冶金的限制,制造出理论上可行但传统方法难以实现的新材料。 我们详细介绍了真空冶金技术。超高真空环境如何用于脱气、去除高蒸汽压杂质(如氢、氮),以生产对纯净度要求极高的特种合金(如用于核能或航空航天领域的镍基高温合金)。 增材制造(3D打印)技术的兴起为材料科学带来了范式转变。本书分析了选择性激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)过程中极高的冷却速率对微观结构的影响。材料不再是简单地从液态冷却成平衡态,而是常常被“冻结”在非平衡态,这带来了新的性能潜力,同时也引入了新的缺陷(如孔隙、残余应力)。我们探讨了如何通过过程参数的优化,来弥合增材制造材料与传统铸锻材料之间的性能差距。 最后,我们触及了高熵合金和非晶态金属的研究前沿。这些新型材料的出现,挑战了传统的“平均成分决定性能”的观念,展示了在极其宽泛的化学空间中探索材料科学的广阔前景。 总结 《熔融之光:现代炼金术与材料科学的交汇》是一部面向工程师、冶金学家以及对材料科学有深入兴趣的读者的专业著作。它以严谨的物理化学原理为骨架,以丰富的工业实践为血肉,系统地梳理了人类如何从对金属的简单提炼,发展到能够精确设计原子排列、控制宏观性能的现代材料科学体系。本书强调的是过程控制与结构-性能关系的深刻理解,是连接基础理论与尖端制造技术的桥梁。

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