Carbon Nanotubes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Popov, Valentin N. (EDT)/ Lambin, Philippe (EDT)

出品人:

页数:253

译者:

出版时间:

价格:139

装帧:HRD

isbn号码:9781402045721

丛书系列:

图书标签:

• Carbon Nanotubes
• Nanotechnology
• Materials Science
• Nanomaterials
• Chemistry
• Physics
• Engineering
• Electronics
• Sensors
• Composite Materials

铁与火的交响：现代冶金学的奥秘与未来 内容提要： 本书带领读者深入现代冶金学的宏伟殿堂，探索人类如何驯服地球上最顽固的元素，将矿石转化为支撑现代文明的钢铁、铝材、钛合金乃至稀有金属。这不是一本枯燥的教科书，而是一部关于材料、能量、化学反应与工程智慧的史诗。我们将追溯冶金术从古代的炼铜、炼铁的粗犷手艺，如何演变为如今依赖精密热力学计算和先进材料科学的尖端学科。 全书分为四个核心部分，层层递进，构建起对现代金属材料制造和应用的全面认知。 --- 第一部：元素的起源与初探——从矿石到粗金属 本部分着重介绍冶金学的根基：原材料的获取与预处理。我们将从地壳中金属元素的丰度、赋存状态和矿物学特性入手，解释为何某些金属易于提取，而另一些则需要耗费巨大的能量。 1. 矿物学基础与选矿工程： 详细阐述浮选法、磁选法和重力选矿等关键技术，解释如何通过物理和化学手段，将有价矿物从数吨的脉石中分离出来。这不是简单的物理分离，而是对矿物表面电荷、润湿性和密度差异的精妙利用。 2. 热力学之眼：冶炼反应的驱动力： 介绍冶金反应的本质——吉布斯自由能驱动的还原过程。我们将深入分析各种还原剂（如碳、氢气、电能）的选择依据，并重点剖析影响反应效率的关键参数：温度、压力和气氛控制。通过对艾林根图（Ellingham Diagram）的深入解读，读者将能直观地理解不同温度下，金属氧化物被还原的可能性和难易程度。 3. 黑色金属的复兴：铁与钢的诞生： 详细描绘高炉炼铁的复杂流程。从焦炭的制备、烧结矿的配比到风口的送风温度控制，每一步都是对化学反应工程学的极致考验。特别关注渣型的选择及其在脱硫、脱磷过程中的关键作用。随后，转入对平炉、转炉（BOF）及电弧炉（EAF）的比较分析，揭示现代炼钢如何实现快速、高效的成分调整和杂质去除。 --- 第二部：有色金属的挑战与突破——轻盈与强韧的追求 有色金属因其独特的物理化学性质，在航空航天、电子信息等高科技领域扮演着不可或缺的角色。本部分将聚焦于非铁金属的冶炼难题。 4. 铝的“不可能”之旅：拜耳法与霍尔-埃鲁电解： 铝是地壳中丰度极高的元素，但其氧化物的还原能耗巨大。我们将详尽解析拜耳法（从铝土矿提纯氧化铝）和霍尔-埃鲁（Hall-Héroult）电解过程。探讨氟铝酸盐熔剂在降低电解温度和提高电流效率方面的作用，以及电解槽自身的材料腐蚀问题。 5. 钛合金的“军工之魂”：克罗尔法与真空冶金： 钛的反应活性极高，使其冶炼过程充满了挑战。深入剖析克罗尔法（Kroll Process）中，使用镁还原四氯化钛的精密操作，以及如何应对活性金属在高温下与坩埚材料的反应问题。引入真空感应熔炼（VIM）和电子束熔炼（EBM）等真空冶金技术，解释其在去除氧、氮等有害气体、保证材料纯净度方面的不可替代性。 6. 稀有金属的聚光灯：镍、铜与贵金属的循环： 探讨复杂硫化矿的火法和湿法冶金路线。重点分析铜的浸出-萃取-电积（SX-EW）工艺，这种环境友好型工艺如何颠覆了传统的转炉炼铜模式。对于铂族金属（PGMs）和稀土元素，则侧重介绍选择性溶剂萃取技术在复杂混合物分离中的应用。 --- 第三部：塑性之舞——材料的精密调控与成形 金属的最终性能并非仅由化学成分决定，其微观结构和宏观形状同样关键。本部分探讨冶金学向材料科学延伸的领域。 7. 凝固过程的艺术：铸造与晶粒控制： 深入解析金属凝固时的物理化学变化。从宏观的铸造缺陷（如缩孔、气孔）到微观的枝晶生长，解释如何通过控制冷却速度、引入晶粒细化剂（如铝钛硼合金）来优化晶体结构，进而提升材料的力学性能。讨论连铸技术对提高生产效率和降低成本的革命性影响。 8. 固态加工的力学：变形、回复与再结晶： 详细介绍轧制、锻造、挤压等塑性加工过程的本构关系。重点阐述金属在变形过程中发生的冷作硬化、回复（Recovery）和再结晶（Recrystallization）现象。理解这些过程，是设计高强度、高韧性金属制件的基础。 9. 焊接冶金学：连接的科学： 焊接过程中的局部热影响区（HAZ）是结构失效的常见源头。本章分析激光焊、电子束焊等高能密度焊接技术的特点，以及焊缝金属与母材之间的冶金结合、相变和残余应力问题。 --- 第四部：面向未来的挑战与绿色冶金 现代冶金学不再仅仅关注产量和强度，可持续性和能源效率已成为核心议题。 10. 先进材料的冶金学前沿： 探讨超高强度钢（如先进高强钢AHSS）、金属间化合物、以及高温合金的精密冶金制造技术。分析粉末冶金（PM）如何突破传统铸造成型的限制，制造出具有复杂微结构和高性能的部件。 11. 循环经济与绿色冶金： 资源枯竭和环境压力推动冶金向循环经济转型。深入研究废钢、废弃电子产品的回收技术，尤其是湿法冶金在贵金属和稀土元素回收中的应用。讨论氢冶金、生物冶金等颠覆性技术的潜力，旨在减少碳排放和能源消耗，构建一个更清洁的金属供应链。 --- 本书特色： 本书融合了经典的热力学原理、现代的反应动力学模型与最新的工程应用案例。通过大量剖析全球知名金属生产企业的技术路线和工艺优化实例，读者将获得对现代冶金工业从“矿到材”全流程的深刻洞察。它旨在为冶金工程师、材料科学家、化学工程师以及对工业基础科学感兴趣的专业人士提供一部扎实、前沿的参考著作。

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