Deformation and Processing of Structural Materials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Guo, Z. Xiao 编

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 282.44

装帧:HRD

isbn号码:9780849325786

丛书系列:

图书标签:

结构材料
变形
材料加工
材料科学
力学
金属材料
聚合物材料
复合材料
材料性能
结构工程

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具体描述

This new study focuses on the latest research in the performance of a wide range of materials used in the construction of structures including concrete, composite materials, timber, iron and steel, aluminum and titanium alloys, superalloys and intermetallics. It considers each materials processing and its deformation behavior in structural applications. This book will help engineers by giving them a better understanding of the performance of the major structural materials (especially metals) under different conditions in order to select the right type of material for a job and for setting design specifications.It also shows how the microstructural composition of materials is affected by processing and what influence this has on its subsequent in situ performance. This book will be the first of its kind to give comprehensive coverage to the deformation and processing of all types of structural materials and will be a valuable resource for researchers in mechanical, civil and structural engineering.

好的，这是一本关于材料科学与工程的深度著作的简介，重点关注高分子材料、陶瓷复合材料以及能源材料的先进制造与性能： --- 《先进材料的界面控制、增材制造与功能化》内容概述本书深入探讨了当代材料科学与工程领域中，特别是针对高分子基复合材料、先进结构陶瓷以及能源存储与转换材料的制造、微观结构控制与宏观性能优化之间的复杂关联。全书以“界面工程”和“增材制造”两大核心技术为驱动力，系统阐述了如何通过精确调控材料内部的微观结构，特别是不同组分间的界面行为，来设计和实现具有特定、甚至超常性能的新型功能材料。全书分为五大部分，结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛领域。 --- 第一部分：高分子基复合材料的界面调控与结构韧化本部分聚焦于理解和优化纤维增强或纳米颗粒填充高分子基复合材料的力学性能。重点研究了增强相与聚合物基体之间的界面粘结强度、应力传递效率以及界面失效机制。 1.1 界面化学与物理粘结：详细分析了表面改性技术（如偶联剂处理、等离子体处理）对界面能的影响。通过分子动力学模拟和实验表征（如原子力显微镜、接触角测量），揭示了不同表面化学基团与聚合物链段之间的相互作用机制，并建立了界面结合能与宏观拉伸强度的定量关系模型。 1.2 裂纹偏转与能量耗散：深入探讨了如何通过设计具有特定形貌（如纳米片层、多孔结构）的填料，在裂纹扩展路径中引入有效的偏转、桥接和拔出现象。阐述了这些微观机制如何显著提高材料的韧性和断裂韧性，特别是在极端温度条件下的性能保持能力。 1.3 动态交联网络与自修复：介绍了基于可逆化学键（如氢键、Diels-Alder反应）构建的动态高分子网络。重点分析了这些网络在机械损伤发生后，如何通过热激活或光照实现材料的局部或整体自修复，延长材料的使用寿命，并讨论了修复效率与网络拓扑结构的关系。 --- 第二部分：陶瓷基复合材料的增材制造与热障性能本部分将目光投向高温应用领域，关注高性能陶瓷复合材料（如SiC/SiC、氧化物/氧化物体系）的增材制造技术，以及如何通过结构设计来提升其抗热震和热腐蚀性能。 2.1 陶瓷粉体制备与浆料流变学：讨论了用于增材制造（如立体光刻SLA、粘结剂喷射BJ）的超细陶瓷粉体（如碳化硅、氮化硅）的粒径分布控制和表面活性控制。详细分析了高固含量陶瓷浆料的剪切稀化行为、触变性及其对打印精度和实体密度的影响。 2.2 逐层成形与烧结过程控制：重点研究了“绿色件”的成形过程中的缺陷控制，特别是分层和孔隙的引入。建立了增材制造路径与最终烧结密度、晶粒尺寸之间的耦合模型。深入探讨了反应烧结和固相烧结过程对界面扩散和相界演化的影响，以优化陶瓷基体的致密化程度。 2.3 梯度功能化与热防护层设计：阐述了如何利用增材制造的灵活性，构建具有成分或结构梯度分布的热障涂层（TBCs）或热防护件。分析了孔隙率梯度、晶体取向梯度对材料热导率和热膨胀系数的影响，从而实现对热应力的有效缓冲和热冲击寿命的显著提高。 --- 第三部分：新能源材料中的电化学界面工程该部分聚焦于锂离子电池、固态电池以及燃料电池中的关键电极材料与电解质之间的界面问题，探讨如何通过制造工艺优化来提升电荷传输效率和循环稳定性。 3.1 固态电解质与电极的接触优化：针对全固态电池，研究了不同陶瓷（如LLZO、硫化物）电解质与金属锂或高镍正极之间的固-固界面接触电阻。分析了高压循环过程中界面压力变化导致的接触面积波动，并提出了通过中间柔性涂层或原位生长界面相来稳定界面的方法。 3.2 活性材料的微观结构调控：讨论了如何通过控制锂离子电池正极材料（如NCM、LFP）的粒径和形貌（如核壳结构、单晶结构）来抑制高电压下的表面副反应和结构崩解。重点分析了表面元素析出（如锰溶解）对SEI膜稳定性的长期影响。 3.3 催化剂的负载与多孔结构设计：在燃料电池和金属空气电池领域，研究了碳载或氮化碳载催化剂的合理负载量与空间分布。通过设计具有互联孔道的高比表面积载体，优化了氧气和反应物在三相界面处的传输速率，从而提升电池的倍率性能。 --- 第四部分：智能与多功能材料的结构-功能耦合本部分探讨了如何将传感、记忆、刺激响应等功能嵌入到结构材料的宏观框架中，实现结构与功能的高度集成。 4.1 压电/磁弹性复合材料的建模：分析了压电颗粒或磁性颗粒在聚合物或金属基体中随机或有序排布时，其本征机电耦合系数的变化规律。建立了描述宏观应力场、电场和磁场相互作用的有限元模型，用于预测智能结构件的响应。 4.2 形状记忆聚合物（SMPs）的激活机制：详细考察了固定化交联密度对形状恢复温度（T_R）和恢复应变的影响。探讨了光热转换填料（如碳纳米管）均匀分散对外部刺激响应速度的加速效应，并讨论了其在可穿戴设备中的应用潜力。 4.3 缺陷诱导的功能化：研究了通过精确引入晶界、位错簇或微裂纹，来诱导材料（如半导体氧化物）产生特定的光学或电学响应，实现对外界环境（如湿度、应力）的敏感探测。 --- 第五部分：先进计算方法在材料设计中的应用最后一部分总结了计算模拟工具在指导材料实验设计中的关键作用，特别是多尺度模拟方法的集成。 5.1 从原子尺度到宏观尺度的桥接：阐述了量子力学计算（DFT）在预测界面结合能和扩散势垒中的应用，以及如何将这些数据输入到介观尺度的蒙特卡洛或相场模型中，用于模拟晶粒生长和相分离。 5.2 逆向设计与数据驱动优化：介绍了如何利用机器学习和贝叶斯优化算法，结合高通量实验数据，实现对特定性能指标（如高韧性、低热导率）的逆向材料组分和工艺参数设计。 --- 《先进材料的界面控制、增材制造与功能化》旨在为材料科学家、结构工程师以及从事新能源技术开发的科研人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考框架。本书强调实验观察、理论分析与先进制造技术的紧密结合，为下一代高性能、多功能材料的设计与实现指明了方向。