Corrosion Science Mechanisms, Mitigation and Monitoring pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Taylor & Francis

作者:Mudali, U. Kamachi/ Raj, Baldev

出品人:

页数:500

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 172.83

装帧:HRD

isbn号码:9780849333743

丛书系列:

图书标签:

• 腐蚀科学
• 腐蚀机理
• 腐蚀防护
• 腐蚀监测
• 材料科学
• 金属腐蚀
• 电化学腐蚀
• 涂层
• 缓蚀剂
• 腐蚀工程

现代材料的耐久性：面向高性能应用的结构完整性与防护策略 书籍简介： 本书深入探讨了现代工程材料在复杂服役环境下面临的挑战，重点关注材料的长期可靠性、失效机理的深入理解以及前沿的防护与监测技术。本书的立足点在于超越传统的腐蚀现象描述，聚焦于材料科学、表面工程、电化学以及结构力学交叉领域的最新进展，旨在为航空航天、能源、基础设施建设和微电子等高要求领域提供系统性的解决方案。 第一部分：材料失效的微观基础与环境相互作用 本部分首先对工程结构中常用的金属、合金、聚合物和复合材料的微观结构特征进行了详尽的阐述。内容涵盖了晶体缺陷（如位错、晶界、空位团簇）如何作为活性位点影响材料的本征性能，以及这些结构特征如何被外部环境（温度、应力、化学介质）激活，从而加速材料的退化过程。 1.1 结构材料的本构关系与微观结构演变： 详细分析了高熵合金、新型轻质合金（如镁铝锂合金）以及陶瓷基复合材料在不同载荷条件下的应力-应变响应。重点阐述了形变诱导相变、孪晶界强化以及界面结合强度对整体材料性能的决定性影响。针对极端温度下的蠕变和热机械疲劳，引入了非平衡态热力学模型，用以预测微观组织在长时间高温暴露下的稳定性。 1.2 环境介质的活化与界面化学： 本章将环境因素（水、酸性气体、离子溶液）对材料表面的作用提升到化学动力学和电化学势能面的高度。讨论了吸附、扩散、反应层形成等关键过程。特别关注了在特定离子（如氯离子、氟离子）存在下，钝化膜的局部溶解和再钝化过程的循环机理。同时，剖析了电偶腐蚀和杂散电流对复杂装配结构材料的协同破坏效应。 1.3 疲劳、断裂与应力耦合效应： 疲劳损伤被视为结构可靠性的核心威胁。本节超越经典的S-N曲线分析，侧重于裂纹萌生和扩展的机制。引入了基于断裂韧性（$K_{IC}$）和应力强度因子（$J$ 积分）的能量学方法来评估裂纹扩展的速率。对于受环境影响的疲劳过程，详细探讨了氢致脆化（Hydrogen Embrittlement, HE）的扩散机制和氢诱导的界面断裂，以及高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）下的塑性不均匀性累积模型。 第二部分：先进防护技术与表面工程策略 本部分致力于介绍为增强材料耐用性而开发的尖端涂层、表面改性和环境控制技术。重点在于构建高致密性、高结合力和自修复能力的防护屏障。 2.1 高性能涂层技术： 系统地回顾了物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）以及溶胶-凝胶（Sol-Gel）技术在制备功能性薄膜中的应用。重点介绍了梯度功能涂层（Functionally Graded Coatings, FGCs）的设计原理，该类涂层通过平滑地改变材料的组成和微结构，有效解决了传统涂层与基体之间热膨胀系数失配引发的应力集中问题。内容还包括了用于极端环境（如超音速飞行、核反应堆内件）的耐高温氧化和抗热震涂层。 2.2 表面改性与冶金强化： 探讨了利用离子注入、激光熔覆（Laser Cladding）和表面机械研磨处理（SMAT）等技术，在不改变材料主体化学成分的前提下，优化表层微观结构和残余应力状态。特别是对残余压应力的引入及其在抑制表面裂纹萌生中的作用进行了深入的数学建模和实验验证。 2.3 智能与自修复防护系统： 本章展望了下一代防护材料的概念。详细描述了封装式修复剂（如通过微胶囊或中空纤维结构储存的缓蚀剂）的释放机制，以及如何通过外部刺激（如温度变化或应力诱导）触发修复过程。同时，介绍了具有形状记忆效应或电响应特性的智能聚合物涂层，用以动态适应环境变化。 第三部分：实时监测、寿命预测与风险评估 本部分关注如何实现对材料健康状况的连续、无损评估，并建立可靠的寿命预测框架，以指导维护决策和安全操作。 3.1 无损检测（NDT）与状态监测技术： 详细介绍了超声波检测（UT）、相控阵超声（PAUT）、导波技术在早期缺陷检测中的应用。对于薄膜和涂层，阐述了基于光声效应（Photoacoustic）和热像仪（Infrared Thermography）的局部退化识别方法。重点分析了如何区分物理损伤（如划痕）和化学损伤（如局部点蚀的早期迹象）。 3.2 传感器集成与数据驱动的健康监测（SHM）： 本书深入探讨了分布式传感网络在结构健康监测中的潜力。内容包括嵌入式光纤布拉格光栅（FBG）传感器用于测量应变和温度分布，以及基于压电材料的声发射（AE）传感器网络用于实时捕捉裂纹扩展的瞬态信号。探讨了如何利用机器学习算法对海量监测数据进行模式识别，以区分正常载荷下的波动与真实失效事件的信号。 3.3 寿命评估的概率模型与剩余寿命预测： 超越传统的确定性模型，本节采用威布尔分布（Weibull Distribution）和贝叶斯统计方法来处理材料性能和环境载荷的随机性。引入了基于损伤容限（Damage Tolerance）的设计理念，通过建立疲劳累积损伤本构模型（如Miner’s Rule的修正版），结合实时监测数据进行校准，从而实现对结构剩余有效寿命的动态概率预测。 结论与展望： 本书旨在为材料科学家、结构工程师和应用研发人员提供一个跨学科的参考框架，强调通过理解微观机理、开发先进防护屏障和实施智能监测策略，共同应对现代工程系统对材料长期可靠性提出的严苛要求。未来的研究方向将集中于多尺度模拟的精确化，以及将人工智能深度融入材料设计与服役评估流程中。

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