Microengineering of metals and ceramics金属与陶瓷的微工程，第II部分 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lohe, Detlef; Haufelt, Jurgen;

出品人:

页数:644

译者:

出版时间:2005-11

价格:1808.00元

装帧:

isbn号码:9783527314935

丛书系列:

图书标签:

• 微工程
• 金属
• 陶瓷
• 材料科学
• 制造工程
• MEMS
• 微加工
• 表面工程
• 纳米技术
• 工程材料

《金属与陶瓷的微工程（第二部分）》 本书是《金属与陶瓷的微工程》系列的第二卷，深入探讨了微观尺度下金属和陶瓷材料的精密加工、结构控制与性能调控的最新进展。本卷聚焦于那些对材料微结构产生深远影响的关键技术和原理，旨在为研究人员、工程师以及材料科学的学生提供一个全面而深入的参考。 核心内容概览： 本卷内容紧密围绕“微工程”这一核心概念展开，从微观形貌、晶体结构、缺陷控制到界面工程，层层递进，揭示了材料性能与微观结构之间不可分割的联系。 第一章：微观形貌与表面工程 本章重点关注金属和陶瓷材料在微观尺度下的表面形貌特征及其调控技术。我们将深入探讨以下几个关键方面： 表面拓扑学分析： 介绍先进的表面形貌表征技术，如原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束（FIB）等，并阐述如何通过这些技术量化和分析微观表面的粗糙度、孔隙率、晶粒边界分布等形貌参数。 微观表面处理技术： 详述各种用于改善材料表面性能的微观加工工艺，包括但不限于化学腐蚀、电化学抛光、机械微抛光、激光微加工以及等离子体处理。这些技术旨在实现对表面粗糙度的精确控制、引入特定的微观纹理，或去除表面缺陷。 表面功能化策略： 探讨如何通过在材料表面引入特定的化学基团、纳米涂层或功能性微结构，赋予材料新的性能。例如，提高耐磨性、抗腐蚀性、生物相容性，或实现催化、传感等特殊功能。我们将详细介绍PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）等涂层技术在微工程领域的应用。 应用实例分析： 通过具体的案例，展示微观表面工程在提升产品性能方面的实际效益，如微电子器件的互连线可靠性、医疗植入物的生物集成、以及精密光学元件的表面质量控制等。 第二章：微结构控制与晶粒工程 晶粒尺寸和形状是决定金属和陶瓷材料宏观性能的关键因素。本章将聚焦于微观尺度下的晶粒工程技术，以期实现对材料力学、热学和电学性能的优化。 超细晶和纳米晶材料的制备： 详细介绍通过粉末冶金、凝固工艺（如快速凝固、定向凝固）、球磨、等离子体烧结（SPS）以及高压扭转（HPT）等先进技术制备超细晶和纳米晶金属与陶瓷材料的方法。 晶粒取向控制： 探讨定向凝固、晶界迁移控制以及再结晶过程的调控，以实现对晶粒取向的精确控制。我们将讨论单晶、织构化材料的制备技术及其在高温合金、压电陶瓷等领域的应用。 晶界工程： 深入研究晶界在材料性能中的作用，包括其对强度、韧性、扩散率和电导率的影响。介绍通过热处理、添加微量元素或形成特定晶界相来改善晶界特性的方法。 多尺度微结构设计： 讨论如何通过结合不同的微结构特征（如梯度晶粒尺寸、多相区分布）来实现材料性能的协同提升。例如，梯度纳米晶/微晶结构在提高材料的强度和韧性方面展现出巨大潜力。 第三章：缺陷工程与材料性能调控 材料中的点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）对材料的力学、电学和光学性能有着至关重要的影响。本章将深入探讨如何通过精确控制这些微观缺陷来调控材料的宏观性能。 点缺陷的形成与调控： 介绍空位、间隙原子、取代原子等点缺陷的形成机制，以及它们如何影响材料的扩散、电导率和光学性质。讨论退火、掺杂、辐照等手段对点缺陷浓度的调控。 位错结构与强化机制： 深入分析位错的运动与交互作用，解释其在材料塑性变形中的作用。详细介绍位错强化机制，如固溶强化、沉淀强化、位错缠结强化以及位错墙的形成，并探讨如何通过微观工程手段优化这些强化机制。 孪晶与反孪晶界的工程： 关注孪晶界在金属和陶瓷材料中的独特作用，包括其在强化、韧性提升以及相变行为中的贡献。介绍如何通过特殊的加工工艺（如应变诱导孪晶）来促进孪晶的形成和演化。 缺陷与宏观性能的关系： 通过实验和模拟的结合，阐述不同类型和密度的缺陷如何影响材料的强度、硬度、断裂韧性、导电性、介电性能以及发光特性。 第四章：界面工程与多相材料设计 现代先进材料往往由多种相或组分组成，界面处的相互作用对整体性能起着决定性作用。本章将聚焦于界面工程，探讨如何通过设计和优化界面来构建高性能的多相材料。 界面结构与能量： 介绍金属-金属、金属-陶瓷、陶瓷-陶瓷等不同界面在微观尺度下的结构特征，如晶体取向失配、界面失配应变、原子排列等。探讨界面能对材料稳定性和界面粘附力的影响。 界面强化与界面弱化： 深入分析界面在复合材料中的强化机理，如载荷传递、增韧效应等。同时，也讨论界面脆性、界面相析出等可能导致的界面弱化问题，并提出相应的解决策略。 纳米复合材料的设计与制备： 重点介绍如何通过将纳米填料（如碳纳米管、石墨烯、纳米颗粒）引入金属或陶瓷基体中，来制备具有优异力学、电学或热学性能的纳米复合材料。讨论界面相容性、填料分散性等关键问题。 多层结构与功能集成： 探讨多层金属/陶瓷结构的设计与制备，如通过交替沉积不同材料层，实现材料性能的协同增强或集成多种功能。例如，在微电子器件中应用的金属/陶瓷多层互连结构。 第五章：微观尺度下的性能表征与模拟 准确表征材料的微观结构并预测其性能是微工程研究的关键。本章将介绍先进的表征技术和计算模拟方法。 先进的微观表征技术： 除了第一章提到的技术，本章还将深入介绍透射电子显微镜（TEM）在高分辨率成像、电子衍射、EELS（电子能量损失谱）等方面的应用，以及X射线衍射（XRD）、同步辐射等技术在晶体结构分析中的作用。 原位表征技术： 介绍在加载、加热、腐蚀等动态条件下进行微观结构实时观测的技术，如原位TEM、原位SEM等，以揭示材料在服役环境下的微观行为。 第一性原理计算与分子动力学模拟： 详细阐述密度泛函理论（DFT）等第一性原理计算方法在预测材料电子结构、结合能、缺陷性质等方面的应用。介绍分子动力学（MD）模拟在研究原子尺度动力学过程、相变、扩散等方面的能力。 有限元分析（FEA）在微观尺度下的应用： 探讨如何利用FEA模拟宏观材料的力学行为，并将微观结构信息（如晶粒尺寸、缺陷分布）作为输入参数，以实现对材料宏观性能的预测。 通过对以上五个核心章节的深入剖析，《金属与陶瓷的微工程（第二部分）》将为读者提供一个系统化的知识框架，理解并掌握如何通过精密的微观工程手段，解锁金属和陶瓷材料在性能上的无限潜力，推动新材料、新技术的开发与应用。

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不得不提的是，这本书的排版和图表质量非常高，这对于理解涉及三维结构和复杂微观形貌的内容至关重要。那些清晰的透射电镜（TEM）图像和扫描电镜（SEM）图谱，配上精妙的图注，几乎不需要过多的文字解释，就能让人一目了然。我特别喜欢它在讨论材料的疲劳和蠕变行为时所做的对比分析，它没有简单地将两者视为孤立的现象，而是深入探讨了在不同温度和应力条件下，微结构演化是如何耦合影响这两种长期性能的。这种宏观现象与微观机制的紧密结合，使得整本书的论述充满了动态感和生命力。它不像是冰冷的科学报告，更像是对材料世界的一次深入探险，让人充满探索的欲望。

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作为一名长期在研发一线工作的工程师，我通常对新书的期待值不会太高，总觉得大部分内容都是对现有知识的重新包装。然而，这本书却带来了久违的新鲜感。它的创新之处在于，它将“微工程”这个概念，从传统的材料制备阶段，延伸到了服役过程中的微观损伤控制。尤其是在“原位表征”技术应用于极端环境下的应用实例部分，展现了极其前沿的研究思路。作者不仅展示了实验结果，还详细讨论了数据处理中可能存在的系统误差和随机误差的量化方法，这种对科学严谨性的坚持，让我对作者的专业水准深表敬佩。总而言之，这本书已经超越了一本参考书的范畴，它更像是一份面向未来的技术路线图，为我们如何更精细地调控材料性能指明了方向。

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这本书的广度与深度都令人印象深刻。我原以为它会侧重于金属材料，毕竟标题里有这个词，但陶瓷部分的阐述同样出色，甚至在某些方面更加独到。特别是关于陶瓷粉体制备过程中粒度分布对烧结致密度的影响这一节，作者运用了大量的数据拟合和模拟结果来支撑论点，这种多角度的交叉验证，极大地增强了论述的说服力。我记得我翻阅的过程中，好几次停下来，拿出我的实验记录本进行对比，试图将书中的原理与我手头的实际数据联系起来。这种即时的反馈和知识迁移能力，正是衡量一本优秀技术书籍的关键标准。它不只是告诉你“是什么”，更是在教你“如何去思考”——面对一个复杂的材料问题，应该从哪些微观尺度上去寻找答案。

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老实说，我通常对这种技术专著是持保留态度的，很多时候它们读起来枯燥乏味，充斥着大量的公式和晦涩的术语，让人望而却步。然而，这本书却成功地在严谨性和可读性之间找到了一个绝佳的平衡点。它在介绍前沿技术时，特别注重案例的选取和分析，这使得抽象的概念变得具体可感。举个例子，在讨论新型复合材料的界面控制时，作者并没有止步于展示最终的性能数据，而是花费了大量篇幅去剖析“为什么”会产生这种性能，涉及到微裂纹的萌生和扩展路径，这对于我这种需要将理论转化为实际生产力的人来说，价值简直是不可估量的。它的结构编排也十分巧妙，逻辑链条清晰，使得阅读过程一气呵成，完全不会有被卡住的感觉。我甚至发现，它对某些传统工艺的重新审视，也给了我启发，促使我重新审视我们团队目前正在采用的某些“成熟”技术。

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这本书实在是让我大开眼界，尤其是在那些我原本以为已经摸到天花板的领域。它并不是那种教科书式的堆砌知识，更像是一位经验老道的行家在跟你分享他多年的心血结晶。比如，它在探讨材料在微观尺度下的行为时，那种细腻的描述，简直让人仿佛能亲眼看到原子层面的交互。我印象最深的是关于表面改性技术的那一章，作者没有停留在理论层面，而是深入挖掘了不同工艺参数如何影响最终材料的机械性能和耐腐蚀性，那种对细节的执着，让我对“微观”这个词有了全新的理解。读完之后，我感觉自己对以往处理的那些失效案例都有了更深层次的认识，很多之前无法解释的现象，现在似乎都有了清晰的脉络可以去追溯。这本书的叙述方式非常引人入胜，它将复杂的物理和化学过程，用非常直观且易于理解的方式呈现出来，即便是初学者也能从中受益匪浅，但其中蕴含的深度又足以让资深研究人员感到惊喜。

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