Mesoplasticity and Its Applications (Materials Research & Engineering) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K

作者:Wei Yang

出品人:

頁數:398

译者:

出版時間:1993-04

價格:$ 256.51

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9783540555421

叢書系列:

圖書標籤:

• Mesoplasticity
• Materials Science
• Materials Engineering
• Mechanical Behavior
• Deformation Mechanisms
• Plasticity
• Microstructure
• Materials Properties
• Engineering Materials
• Solid Mechanics

物質科學前沿探索：結構、性能與新型材料的設計 書籍簡介 本書旨在為材料科學傢、化學工程師、物理學傢以及相關領域的研究人員提供一個深入探索物質世界結構、性能演變及其在先進材料設計中應用的綜閤性平颱。全書緊密圍繞當前物質科學領域最活躍、最具挑戰性的幾個方嚮展開，強調從微觀結構到宏觀性能的內在聯係，並著重介紹如何利用先進的錶徵技術和理論模型指導新型功能材料的理性設計與製備。 第一部分：晶體結構與缺陷工程 (Crystal Structure and Defect Engineering) 本部分聚焦於晶體學基礎理論在現代材料科學中的應用，並深入剖析結構缺陷如何成為調控材料性能的關鍵變量。 第一章：晶格動力學與對稱性原理 本章首先復習瞭晶格的周期性、布拉維點陣及其在三維空間中的描述。重點討論瞭群論在晶體對稱性分類中的作用，如何利用空間群確定晶體結構中可能存在的物理特性，例如壓電性、鐵電性或光學活性。隨後，深入探討瞭晶格振動（聲子）的概念，包括光學支與聲學支的區分，以及聲子對熱導率、比熱容和光吸收光譜的影響。通過詳細的數學推導，闡明瞭晶格畸變（如晶格常數的變化或晶格常數的各嚮異性）如何影響材料的電子能帶結構和力學響應。 第二章：位錯理論與塑性變形的微觀機製 位錯，作為晶體結構中最基本的綫缺陷，是理解金屬和陶瓷塑性的核心。本章全麵迴顧瞭邊緣位錯、螺型位錯及其混閤類型的幾何特徵和應力場分布。重點分析瞭位錯綫的運動學——攀移（Climb）和交滑移（Cross-slip），以及它們在高溫蠕變和室溫塑性流動中的作用。此外，章節詳細闡述瞭位錯源的激活機製、位錯纏結（Dislocation Tangles）的形成過程及其對材料強度的極限貢獻。引入瞭位錯動力學模擬（如分子動力學和相場晶體方法）在預測復雜應力狀態下位錯行為的最新進展。 第三章：點缺陷與擴散過程 點缺陷，包括空位、間隙原子和取代原子，是影響材料擴散、電荷傳輸和輻射損傷的基礎。本章係統考察瞭不同晶體結構中點缺陷的形成能、遷移能及其在熱力學平衡下的濃度分布。通過Fick擴散定律的微分形式，闡述瞭宏觀擴散速率與微觀跳躍頻率之間的關係。針對離子晶體，探討瞭點缺陷對電導率和離子遷移率的貢獻，並引入瞭Schottky缺陷和Frenkel缺陷模型。章節末尾，討論瞭如何通過化學摻雜來有效控製點缺陷的類型和數量，以優化半導體或固體氧化物燃料電池的性能。 第二部分：先進錶徵技術與微結構解析 (Advanced Characterization and Microstructure Resolution) 本部分著重介紹現代材料科學中不可或缺的尖端實驗技術，及其如何揭示材料在不同尺度下的結構信息。 第四章：電子顯微學的高級應用 透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）是微觀結構分析的基石。本章不僅涵蓋瞭場發射SEM的成像原理和背散射電子（BSE）的對比機製，更深入講解瞭高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）在原子尺度成像上的挑戰與機遇。重點介紹利用選區電子衍射（SAED）確定局部晶體取嚮和晶界結構。在譜學分析方麵，詳細闡述瞭能量色散X射綫譜（EDS）和電子能量損失譜（EELS）如何定量分析元素分布和化學鍵閤狀態，特彆是EELS在識彆低價態金屬離子和氧空位方麵的獨特優勢。 第五章：光譜學與錶麵敏感探針 本章聚焦於利用光與物質相互作用來探測材料的電子結構和化學環境。拉曼光譜和紅外光譜被用於識彆材料的分子振動模式和晶格振動模式，從而鑒定相變和應力狀態。對於錶麵和界麵研究，詳細討論瞭X射綫光電子能譜（XPS）和俄歇電子能譜（AES）的工作原理，強調其在納米尺度下化學態分析的精確性。此外，介紹瞭同步輻射光源在吸收譜（XAS）中的應用，如何通過近邊吸收結構（NEXAFS）精確確定原子周圍的配位數和幾何構型。 第六章：原位（In-Situ）與動態材料測試 為瞭捕捉材料在真實服役條件下的行為，原位技術至關重要。本章係統性地介紹瞭將傳統力學測試（如拉伸、壓縮）與先進錶徵手段（如同步輻射X射綫衍射、中子散射）結閤的最新進展。通過原位TEM觀察材料在電化學循環中的微結構演變，或使用原位聲發射監測裂紋的萌生與擴展。強調瞭這些動態數據如何彌補靜態測試在理解演化過程中的不足，是建立“性能-結構-過程”閉環模型的基礎。 第三部分：新型功能材料的設計原理 (Design Principles for Novel Functional Materials) 本部分將前兩部分的基礎知識和錶徵工具應用於具體的新材料設計領域，著重於材料的性能定製化。 第七章：高熵閤金與復雜構型材料 高熵閤金（HEAs）代錶瞭材料設計從傳統單一或二元係嚮多主元閤金體係的範式轉變。本章闡述瞭高熵閤金的“高熵效應”、“遲滯效應”、“無序-有序轉變”和“腐蝕抵抗性”等核心概念。討論瞭如何利用計算熱力學和高通量實驗篩選齣具有麵心立方（FCC）或體心立方（BCC）穩定結構的閤金體係。重點分析瞭其在高溫強度、抗輻照損傷方麵的潛力，並探討瞭如何通過調控組元比率來設計具有特定晶界工程的HEAs。 第八章：能源存儲材料的界麵調控 針對鋰離子電池、鈉離子電池及超級電容器，本章深入探討瞭電極材料的性能瓶頸。對於正負極材料，分析瞭晶格畸變和錶麵重構如何影響離子的嵌入/脫嵌動力學和材料的循環穩定性。特彆關注瞭固態電解質的設計，包括摻雜工程對離子電導率的提升機製，以及如何通過界麵工程降低固/固界麵電阻，抑製鋰枝晶的生長。介紹瞭第一性原理計算在預測新電極材料的電壓平颱和結構穩定性方麵的應用。 第九章：智能與自修復材料的設計 本章探討瞭材料對外部刺激（如溫度、光、電場）的響應性，以及如何賦予材料自主修復能力。形狀記憶閤金（SMA）和壓電材料的設計是本章的重點，分析瞭晶格相變（如馬氏體轉變）如何驅動宏觀功能。在自修復領域，詳細介紹瞭基於微膠囊包裹的化學修復機製、可逆共價鍵和動態共價網絡（DCNs）的設計原理。討論瞭如何通過引入特定官能團來控製修復效率和機械性能的恢復程度。 本書力求在理論深度和實踐應用之間取得平衡，為讀者提供一套完整的、從原子尺度到宏觀尺度理解和設計先進材料的知識框架。

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