Advances in Nanostructured Materials Processed by Severe Plastic Deformation pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Liao, Xiazhou (EDT)/ Zhao, Yonghao (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:1066.00 元

装帧:

isbn号码:9780878493845

丛书系列:

图书标签:

纳米材料
严重塑性变形
材料科学
材料加工
结构材料
纳米结构
SPD
金属材料
材料表征
先进材料

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具体描述

探索材料科学前沿：一场关于微观世界重塑的深度对话在材料科学的宏大画卷中，材料的性能往往与其精密的微观结构息息相关。从古老的青铜器到现代的航空航天合金，人类对材料的理解和塑造能力，是文明进步的基石。然而，我们对材料性能的追求并未止步。科学家的目光，早已投向了材料最根本的结构层面——晶粒尺度，尤其是那些低于微米甚至纳米级别的精细结构。正是基于这样的探索精神，一本旨在揭示材料在极端塑性变形（SPD）过程中微观结构演变及其对宏观性能影响的著作，应运而生。本书并非对既有理论的简单罗列，而是一场关于材料科学前沿的深度对话，它聚焦于一个极具潜力的研究领域：通过严重塑性变形（Severe Plastic Deformation, SPD）技术来精确调控材料的微观结构，进而实现材料性能的飞跃。SPD，顾名思义，是指对材料施加远超传统加工工艺的巨大塑性应变，这种极端变形过程能够有效地细化材料的晶粒尺寸，直至达到亚微米甚至纳米级别，并引入大量的晶界、位错等缺陷。这些微观结构的深刻改变，并非只是物理上的“缩小”和“增多”，它们如同微观世界的“重塑”，赋予了材料全新的、通常是更为优异的性能。本书深入探讨了多种经典的SPD技术，如高压扭转（High Pressure Torsion, HPT）、等通道角挤压（Equal Channel Angular Pressing, ECAP）、累积叠压焊（Accumulative Roll Bonding, ARB）等。每一项技术都如同一个精密的“微观塑形工具”，以不同的方式施加应变，驱动材料内部发生复杂的动态回复和动态再结晶过程。例如，HPT通过施加极高的压力和扭转应变，能够在小尺寸样品中实现极其细化的晶粒结构，常被用于制备超细晶粒或纳米晶粒材料。ECAP则是一种能够高效制备长条形亚微米/纳米晶材料的工艺，其独特的通道几何形状能够引导材料在模具内部多次发生剪切变形，显著改变材料的亚结构。ARB则通过反复的卷压和焊接过程，将块体材料转化为具有纳米层状结构的复合材料，尤其适用于金属基复合材料的制备。本书并非停留在对这些技术原理的简单介绍，而是更侧重于微观结构演变过程的深入剖析。读者将能够跟随作者的脚步，了解在不同SPD技术作用下，材料内部的位错滑移、动态回复、动态再结晶、晶界迁移、亚晶粒形成与合并等一系列复杂的物理过程。这些过程的相互作用，最终决定了材料所形成的晶粒尺寸、晶粒形状、晶界特征、织构分布以及缺陷密度。本书将以详实的理论模型和大量的实验证据，揭示这些微观结构特征如何被SPD工艺所精确控制。更重要的是，本书将微观结构的改变与宏观性能的提升紧密地联系起来。读者将看到，通过SPD处理得到的超细晶粒或纳米晶材料，往往展现出比传统粗晶粒材料更为优异的力学性能。例如，显著提高的屈服强度和硬度，这主要归因于Hall-Petch效应，即晶粒越细，晶界越多，位错在晶界处受到的阻碍越大，材料的屈服强度就越高。此外，在某些条件下，纳米晶材料甚至能够展现出反Hall-Petch效应，即当晶粒尺寸减小到一定程度时，晶界滑动成为主要的变形机制，材料的强度可能反而下降，但延展性却可能得到改善。本书将详细探讨这种反常现象的机理，以及如何通过优化SPD工艺来平衡强度和韧性。除了力学性能，SPD对材料其他性能的影响也同样引人关注。例如，热学性能。超细晶粒材料具有更大的比表面积，这意味着更多的原子处于晶界等高能量状态，这会影响材料的熔点、扩散速率以及相变行为。本书将探讨SPD对材料热稳定性的影响，以及在高温应用中可能面临的挑战和应对策略。电学和磁学性能也可能因微观结构的改变而发生显著变化。例如，大量的晶界会影响载流子的散射，从而改变材料的电阻率；而晶界和缺陷也可能影响磁畴的形成和运动，从而影响材料的磁导率和矫顽力。本书的另一大亮点在于其对应用潜力的广泛展望。通过SPD技术获得的具有独特微观结构的材料，在众多领域都展现出巨大的应用前景。在航空航天领域，高强度、轻质的SPD材料是提升飞行器性能的关键；在能源领域，高效的催化剂、储能材料等都可以通过精细的微观结构调控来获得；在生物医学领域，生物相容性好、力学性能匹配的植入材料，或者具有特殊功能的传感器，都可能受益于SPD技术的应用。本书将逐一介绍这些前沿应用，并分析SPD材料在该领域的具体优势和挑战。当然，SPD技术并非万能。它也存在一些固有的挑战和限制。例如，加工尺寸的限制，许多SPD技术更适合于制备小尺寸的样品，大规模生产仍是难题；加工效率和成本也是需要考虑的因素；此外，加工过程中引入的内应力、缺陷以及材料在高温下的稳定性，也需要进行深入的研究和解决。本书将客观地分析这些挑战，并介绍当前研究正在探索的解决方案，例如，结合其他加工技术（如热处理、表面改性等）来优化SPD材料的综合性能，或者开发新的SPD工艺以提高加工效率和适用性。本书的读者群体广泛，包括但不限于材料科学、机械工程、物理学、化学等相关领域的研究人员、工程师、研究生以及对材料科学前沿感兴趣的专业人士。对于研究人员而言，本书将提供最新的研究进展、深入的理论分析和实验数据，为他们的科研工作提供宝贵的参考。对于工程师而言，本书将揭示SPD技术在材料设计和产品开发中的巨大潜力，为他们解决实际工程问题提供新的思路。对于学生而言，本书将是一个系统学习SPD材料科学的绝佳资源，帮助他们掌握这一领域的关键知识和前沿动态。总而言之，本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，去理解和掌握通过严重塑性变形技术重塑材料微观结构，进而实现材料性能飞跃的科学原理、实验技术和应用前景。它不仅是一本技术手册，更是一次思想的启迪，激励读者在材料科学的广阔天地中，不断探索，勇于创新，为创造更美好的未来贡献力量。通过本书，我们相信，那些隐藏在材料深处的无限可能，将被一一揭示，并转化为驱动科技进步的强大动力。