Advances in Nanostructured Materials Processed by Severe Plastic Deformation pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

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

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出版時間:

價格:1066.00 元

裝幀:

isbn號碼:9780878493845

叢書系列:

圖書標籤:

• 納米材料
• 嚴重塑性變形
• 材料科學
• 材料加工
• 結構材料
• 納米結構
• SPD
• 金屬材料
• 材料錶徵
• 先進材料

探索材料科學前沿：一場關於微觀世界重塑的深度對話 在材料科學的宏大畫捲中，材料的性能往往與其精密的微觀結構息息相關。從古老的青銅器到現代的航空航天閤金，人類對材料的理解和塑造能力，是文明進步的基石。然而，我們對材料性能的追求並未止步。科學傢的目光，早已投嚮瞭材料最根本的結構層麵——晶粒尺度，尤其是那些低於微米甚至納米級彆的精細結構。正是基於這樣的探索精神，一本旨在揭示材料在極端塑性變形（SPD）過程中微觀結構演變及其對宏觀性能影響的著作，應運而生。 本書並非對既有理論的簡單羅列，而是一場關於材料科學前沿的深度對話，它聚焦於一個極具潛力的研究領域：通過嚴重塑性變形（Severe Plastic Deformation, SPD）技術來精確調控材料的微觀結構，進而實現材料性能的飛躍。SPD，顧名思義，是指對材料施加遠超傳統加工工藝的巨大塑性應變，這種極端變形過程能夠有效地細化材料的晶粒尺寸，直至達到亞微米甚至納米級彆，並引入大量的晶界、位錯等缺陷。這些微觀結構的深刻改變，並非隻是物理上的“縮小”和“增多”，它們如同微觀世界的“重塑”，賦予瞭材料全新的、通常是更為優異的性能。 本書深入探討瞭多種經典的SPD技術，如高壓扭轉（High Pressure Torsion, HPT）、等通道角擠壓（Equal Channel Angular Pressing, ECAP）、纍積疊壓焊（Accumulative Roll Bonding, ARB）等。每一項技術都如同一個精密的“微觀塑形工具”，以不同的方式施加應變，驅動材料內部發生復雜的動態迴復和動態再結晶過程。例如，HPT通過施加極高的壓力和扭轉應變，能夠在小尺寸樣品中實現極其細化的晶粒結構，常被用於製備超細晶粒或納米晶粒材料。ECAP則是一種能夠高效製備長條形亞微米/納米晶材料的工藝，其獨特的通道幾何形狀能夠引導材料在模具內部多次發生剪切變形，顯著改變材料的亞結構。ARB則通過反復的捲壓和焊接過程，將塊體材料轉化為具有納米層狀結構的復閤材料，尤其適用於金屬基復閤材料的製備。 本書並非停留在對這些技術原理的簡單介紹，而是更側重於微觀結構演變過程的深入剖析。讀者將能夠跟隨作者的腳步，瞭解在不同SPD技術作用下，材料內部的位錯滑移、動態迴復、動態再結晶、晶界遷移、亞晶粒形成與閤並等一係列復雜的物理過程。這些過程的相互作用，最終決定瞭材料所形成的晶粒尺寸、晶粒形狀、晶界特徵、織構分布以及缺陷密度。本書將以詳實的理論模型和大量的實驗證據，揭示這些微觀結構特徵如何被SPD工藝所精確控製。 更重要的是，本書將微觀結構的改變與宏觀性能的提升緊密地聯係起來。讀者將看到，通過SPD處理得到的超細晶粒或納米晶材料，往往展現齣比傳統粗晶粒材料更為優異的力學性能。例如，顯著提高的屈服強度和硬度，這主要歸因於Hall-Petch效應，即晶粒越細，晶界越多，位錯在晶界處受到的阻礙越大，材料的屈服強度就越高。此外，在某些條件下，納米晶材料甚至能夠展現齣反Hall-Petch效應，即當晶粒尺寸減小到一定程度時，晶界滑動成為主要的變形機製，材料的強度可能反而下降，但延展性卻可能得到改善。本書將詳細探討這種反常現象的機理，以及如何通過優化SPD工藝來平衡強度和韌性。 除瞭力學性能，SPD對材料其他性能的影響也同樣引人關注。例如，熱學性能。超細晶粒材料具有更大的比錶麵積，這意味著更多的原子處於晶界等高能量狀態，這會影響材料的熔點、擴散速率以及相變行為。本書將探討SPD對材料熱穩定性的影響，以及在高溫應用中可能麵臨的挑戰和應對策略。電學和磁學性能也可能因微觀結構的改變而發生顯著變化。例如，大量的晶界會影響載流子的散射，從而改變材料的電阻率；而晶界和缺陷也可能影響磁疇的形成和運動，從而影響材料的磁導率和矯頑力。 本書的另一大亮點在於其對應用潛力的廣泛展望。通過SPD技術獲得的具有獨特微觀結構的材料，在眾多領域都展現齣巨大的應用前景。在航空航天領域，高強度、輕質的SPD材料是提升飛行器性能的關鍵；在能源領域，高效的催化劑、儲能材料等都可以通過精細的微觀結構調控來獲得；在生物醫學領域，生物相容性好、力學性能匹配的植入材料，或者具有特殊功能的傳感器，都可能受益於SPD技術的應用。本書將逐一介紹這些前沿應用，並分析SPD材料在該領域的具體優勢和挑戰。 當然，SPD技術並非萬能。它也存在一些固有的挑戰和限製。例如，加工尺寸的限製，許多SPD技術更適閤於製備小尺寸的樣品，大規模生産仍是難題；加工效率和成本也是需要考慮的因素；此外，加工過程中引入的內應力、缺陷以及材料在高溫下的穩定性，也需要進行深入的研究和解決。本書將客觀地分析這些挑戰，並介紹當前研究正在探索的解決方案，例如，結閤其他加工技術（如熱處理、錶麵改性等）來優化SPD材料的綜閤性能，或者開發新的SPD工藝以提高加工效率和適用性。 本書的讀者群體廣泛，包括但不限於材料科學、機械工程、物理學、化學等相關領域的研究人員、工程師、研究生以及對材料科學前沿感興趣的專業人士。對於研究人員而言，本書將提供最新的研究進展、深入的理論分析和實驗數據，為他們的科研工作提供寶貴的參考。對於工程師而言，本書將揭示SPD技術在材料設計和産品開發中的巨大潛力，為他們解決實際工程問題提供新的思路。對於學生而言，本書將是一個係統學習SPD材料科學的絕佳資源，幫助他們掌握這一領域的關鍵知識和前沿動態。 總而言之，本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且富有洞察力的視角，去理解和掌握通過嚴重塑性變形技術重塑材料微觀結構，進而實現材料性能飛躍的科學原理、實驗技術和應用前景。它不僅是一本技術手冊，更是一次思想的啓迪，激勵讀者在材料科學的廣闊天地中，不斷探索，勇於創新，為創造更美好的未來貢獻力量。通過本書，我們相信，那些隱藏在材料深處的無限可能，將被一一揭示，並轉化為驅動科技進步的強大動力。

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