射线束和材料改性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:第1版 (2002年8月1日)

作者:黄祖洽

出品人:

页数:184 页

译者:

出版时间:2002年8月1日

价格:15.0

装帧:平装

isbn号码:9787302052647

丛书系列:

图书标签:

• 离子束
• 物理学
• 材料改姓
• 射线束
• 材料改性
• 表面处理
• 材料科学
• 工程学
• 物理学
• 辐照
• 聚合物改性
• 金属材料
• 纳米材料

深入探索：现代材料的结构、性能与应用 图书简介 本书旨在为材料科学、物理学、化学以及相关工程领域的专业人士和高级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于 先进功能材料的设计、制备、微观结构表征及其宏观性能之间的内在联系。全书摒弃了对特定加工技术（如射线束处理）的详尽描述，而是将重点放在材料科学的通用原理和跨学科方法论上，以构建对现代工程材料体系的整体理解。 第一部分：晶体结构与缺陷工程 材料的宏观性能根植于其微观结构，尤其是晶体结构。本部分将系统梳理晶体学基础，包括点群、空间群、布拉维晶格的几何描述。重点剖析晶体结构对电子能带结构的影响，讨论如何通过改变晶格参数来调控材料的导电性、光学特性和热力学稳定性。 随后，我们深入探讨晶体缺陷在材料行为中的核心作用。这一章节详细分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）的热力学和动力学行为，它们如何影响扩散过程和掺杂效应。对于线缺陷（位错），我们将阐述其类型（边缘、螺型、混合型）及其在塑性变形、加工硬化和材料断裂中的机制。篇幅还将专门留给面缺陷（晶界、孪晶界），讨论晶界结构对材料机械强度、晶粒尺寸效应（Hall-Petch关系）以及电化学性能（如腐蚀敏感性）的决定性影响。我们将通过电子显微镜观察到的实际晶界形貌案例，印证理论模型。 第二部分：热力学基础与相图解析 理解材料在不同温度和压力下的稳定性是材料设计的先决条件。本部分聚焦于材料热力学，重点阐述吉布斯自由能在相变过程中的驱动力。我们将详细解析如何构建和解读二元及三元相图，包括固溶体、共晶、共熔、包析和包晶反应的判据。 一个重要的应用领域是热力学计算在材料筛选中的应用。本书将介绍利用第一性原理计算和 CALPHAD（计算相图）方法来预测新型合金体系的稳定相区和相转变温度，从而指导实验设计，减少试错成本。此外，本部分还将探讨非平衡态热力学，特别是快速凝固对材料微观结构和晶粒细化的影响，以及马氏体转变等无扩散相变的动力学控制。 第三部分：材料性能的本征关联与调控 本部分旨在建立从原子尺度到宏观性能的桥梁，涵盖机械、电学和光学性能的物理机制。 1. 机械性能：强度、韧性与疲劳 我们将深入剖析弹性变形与粘弹性的本构关系，并详细阐述强度理论。对于韧性金属，重点在于位错运动与晶界相互作用的细微差别；对于陶瓷和复合材料，则侧重于裂纹萌生和扩展的断裂力学基础，包括应力强度因子和断裂韧性（$K_{IC}$）的测定。疲劳是结构失效的主要原因之一，本书将系统梳理疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂的机制，并探讨影响疲劳寿命的关键因素，如表面粗糙度和残余应力。 2. 电学与磁学性能 本部分着重于固态电子学的基本原理。对于导体，讨论玻尔兹曼输运方程在解释电阻率随温度变化中的应用。对于半导体，详细介绍载流子输运、掺杂对费米能级的影响，以及PN结的基本特性。在磁性材料方面，我们将阐述铁磁性、反铁磁性与亚铁磁性的微观起源（交换作用、磁晶各向异性），并解释磁畴结构如何影响宏观磁化过程和磁滞回线。 3. 光学性质与界面效应 本书将从光与物质的相互作用出发，分析吸收、反射和透射的物理过程。重点放在等离子体共振、激子效应在半导体和纳米材料中的表现。我们还将探讨材料的介电响应，包括极化机制及其在电容器和传感器中的应用。 第四部分：先进材料体系的结构设计 在掌握了基础原理后，本部分转向当代材料科学的研究前沿，关注如何通过精巧的结构设计来获得预期的功能。 1. 纳米结构材料 纳米尺度的尺寸效应是现代材料科学的核心。我们将讨论量子尺寸效应在半导体纳米晶体（量子点）中的体现，以及表面能和表面原子重构对催化性能的影响。对于低维材料（如二维过渡金属硫化物），我们将分析其独特的电子结构和优异的机械柔性。 2. 复合材料与界面控制 复合材料的设计依赖于组分之间的有效载荷传递和界面兼容性。本书将分析纤维增强复合材料的力学模型，以及颗粒增强复合材料中弥散相的强化机制。重点在于界面区的化学惰性和物理连续性如何决定整体材料的性能（如阻尼、抗冲击性）。 3. 非晶态与高熵材料 针对无序结构，我们讨论玻璃态的形成条件和弛豫行为。重点研究高熵合金（HEA）的“高熵效应”——即通过在晶格中均匀分布多种主量元素，实现卓越的强度、韧性和抗辐照性能的机制。我们将从统计热力学角度解析其稳定性的来源。 全书以严谨的科学语言和丰富的案例分析贯穿始终，旨在培养读者运用多尺度建模和综合表征手段（如X射线衍射、透射电镜、原子力显微镜等）解决复杂材料问题的能力，为未来材料创新奠定坚实的理论基础。

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这本书拿到手里，厚度和重量都让人感到分量十足，封面设计带着一种严谨的学术气息，但又不失现代感。我原本是抱着一种探索性的心态来翻阅的，毕竟涉及“材料改性”这个领域，总觉得会是晦涩难懂的公式和枯燥的实验数据堆砌。然而，开篇几章就展现出了一种令人惊喜的清晰度。作者似乎非常擅长将复杂的物理现象拆解成易于理解的逻辑链条，即便是对初次接触相关理论的读者，也能比较顺畅地跟上思路。特别是对基础理论的阐述，那种层层递进的讲解方式，就像是老师在黑板上耐心勾勒出知识的轮廓，让人感觉自己真正掌握了某些核心概念，而不是仅仅记住了术语。我尤其欣赏它在引言部分对整个学科发展脉络的梳理，那部分内容让我对这门学科的宏观图景有了更深刻的认识，感觉不再是孤立地学习技术，而是站在了一个更高的制高点上去审视这些技术如何相互关联和演进。

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购买这本书之前，我其实已经阅读过几本入门级的教材，但总觉得它们在“应用潜力”和“前沿探索”方面着墨不够。这本书的价值恰恰在于它对未来趋势的把握和前沿技术的适度聚焦。它用相当大的篇幅来探讨当前研究热点背后的核心挑战，而不是简单地罗列已经成熟的工艺。比如，在讨论如何实现某些极端条件下的材料稳定性和功能保持时，作者提出的几种思路都非常具有启发性，它们并非是教科书上会写明的“标准答案”，而是目前科研工作者正在积极攻克的难题。这种直面挑战的写作态度，让人备受鼓舞，仿佛这本书本身就是一份邀请函，邀请读者一起参与到这些高难度的科学探索中去。它提供了一种成体系的知识结构，更重要的是，它激发了一种不断追求极限、挑战现状的研究精神，这一点对我个人在接下来的学习和研究中意义重大。

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这本书的叙事风格，尤其是在跨学科知识的融合上，展现出了非凡的洞察力。它不仅仅局限于传统的材料科学范畴，还巧妙地穿插了热力学、量子力学的基础视角，甚至在某些案例分析中，能看到与信息论相关的影子。这使得全书的视野非常开阔，不再是孤立地讨论某一种材料体系的性能，而是将其置于一个更广阔的物理世界中去考察。例如，在讨论表面能对界面行为的影响时，作者不仅仅停留在表面的能量计算，还延伸到了这如何影响催化反应的动力学过程，甚至暗示了其在能源转换装置中的潜力。这种宏大的视角让我意识到，我们所学的每一种“改性”技术，背后都隐藏着深刻的物理原理，需要用更全面的工具箱去解析。这本书成功地打破了学科壁垒，提供了一种多维度的分析框架。

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这本书的排版和插图是另一个让我印象深刻的地方。通常这类专业书籍在视觉呈现上会比较单调，但这本似乎在这方面下了不少功夫。图表的质量非常高，那些用于解释现象的示意图，色彩搭配得当，逻辑结构一目了然，极大地减轻了阅读时的认知负担。我记得有一章专门讲解了某种纳米结构在特定能量输入下的响应机制，本来以为光靠文字描述会极其抽象，结果配上的三维模型图，简直是神来之笔，让我瞬间领悟了那种空间上的排列对最终性能的影响。而且，参考文献的引用也做得非常扎实，每一处关键结论都有可靠的出处佐证，这对于希望深入钻研的读者来说，无疑提供了极大的便利，可以直接顺藤摸瓜找到更前沿的研究资料。整体阅读体验是流畅且富有启发性的，它不只是在“告知”你知识，更是在“引导”你去思考和探索。

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我花了相当长的时间去研读其中关于“结构弛豫与缺陷工程”的那一部分。坦白说，这部分内容对我来说挑战性是最大的，涉及到微观尺度的能量势垒和晶格畸变等概念。这本书的处理方式非常巧妙，它没有直接跳入复杂的哈密顿量求解，而是先通过一系列生动的类比，描述了原子层面的“不情愿”和“妥协”，这种拟人化的叙述方式极大地拉近了科学与读者的距离。随后，作者才逐步引入必要的数学工具，并且在引入的同时，就解释了这些数学描述在物理上到底代表了什么，避免了纯粹的符号堆砌。我感觉这本书的作者是一位真正理解教育艺术的专家，他深知技术知识需要用最人性化的方式去传递，才能真正被大脑吸收，而不是走过场。读完这一章，我对如何通过调控材料内部的微小‘瑕疵’来实现功能提升有了全新的认识。

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