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出版者:

作者:Froes, F. H. (EDT)/ Evangelista, E. (EDT)

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页数:0

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价格:110

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isbn号码:9780878498635

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• 轻金属
• 材料科学
• 金属材料
• 材料工程
• 合金
• 金属物理
• 金属加工
• 航空材料
• 汽车材料
• 结构材料

凝固与形态：先进金属材料的微观结构调控与宏观性能演进 图书简介 本书旨在深入探讨现代工程材料科学领域中，特别是针对高性能结构材料和功能材料的微观结构演化规律、调控策略及其对宏观力学、物理和化学性能的决定性影响。全书结构严谨，内容涵盖了从基础热力学驱动到复杂动力学过程控制的多个层面，着重分析了材料在制备、加工和服役过程中的内部状态变化，并前瞻性地展望了未来材料设计与制造的前沿方向。 第一部分：材料微观结构的能动性与热力学基础 本书首先构建了理解材料内部世界的基础框架。我们从晶体学的基本原理出发，详细阐述了晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的形成能、迁移特性及其对材料性能的内在作用机制。重点分析了固溶、析出和相变过程中的热力学驱动力，包括吉布斯自由能的最小化原则在相图构建中的应用。特别关注了第二相粒子在强化和稳定化过程中的关键角色，如通过共格、半共格和非共格界面的能量平衡来预测微观结构的稳定性。 随后，本书深入探讨了形变与再结晶的热力学与动力学。在塑性形变方面，详细剖析了位错的源发、运动、交割和缠结机制，构建了描述不同应力状态下位错密度的演化模型。对于再结晶过程，不仅从经典的热力学角度解释了形核与长大，更引入了驱动力梯度、晶界迁移速度对晶粒尺寸分布的敏感性分析，阐明了热机械处理（TMP）对最终晶粒结构的精细控制潜力。 第二部分：先进制备工艺对微观结构的塑造 本部分聚焦于现代工业制造技术如何通过控制能量输入和材料流动来精确调控材料的微观结构。 快速凝固与非平衡态结构： 详尽分析了快速凝固技术（如雾化、喷射冷却）如何抑制传统凝固中出现的宏观偏析和粗大晶粒形成。探讨了在极高冷却速率下，金属熔体过冷度对非平衡相（如玻璃态、高熵态）形成的影响机制，并研究了这些非平衡结构在后续热处理中的结构演变路径。 粉末冶金与增材制造（AM）： 深入解析了从粉末的制备（粒度、形貌控制）到烧结过程中的致密化机理。重点讨论了增材制造过程中，激光或电子束熔池的快速扫描与凝固行为如何导致显著的温度梯度和应变梯度，进而形成独特的、通常是高度异质的凝固组织（如柱状晶的定向生长和应力诱导的孪晶结构）。分析了增材制造特有的“分层效应”和残余应力对疲劳寿命和断裂韧性的影响。 严重塑性变形（SPD）技术： 详细介绍了一系列实现超细晶或纳米晶结构的有效手段，如高压扭转（HPT）、等通道转角挤压（ECAP）。解释了这些方法如何通过引入大量的晶界和位错，大幅提高材料的强度和超塑性行为。本书还讨论了这种极端变形对材料内部残余应力场的重分布以及化学成分扩散速率的影响。 第三部分：功能化与性能界面控制 材料性能的提升往往依赖于对特定界面和相界的设计。本部分着重于性能导向的微观结构工程。 晶界工程与扩散控制： 晶界是原子扩散和应力集中的关键区域。我们探讨了如何通过引入特定的杂质元素（晶界偏聚）来“钉扎”晶界，从而抑制高温下的晶界滑移和蠕变。深入分析了利用晶界能差异来引导第二相沉淀的策略，以实现更均匀的强化效果。 多相复合材料的界面行为： 针对先进复合材料（如金属基体复合材料），重点分析了基体与增强相（纤维、颗粒）之间的界面反应和粘结强度。研究了界面缺陷（如脆性相的生成）如何成为裂纹萌生的起源，并探讨了通过表面改性或反应性涂层技术来优化界面韧性的方法。 应力梯度与梯度材料设计： 梯度材料（GM）因其内部材料性质连续变化的特性，在冲击吸收和抗疲劳方面表现出独特优势。本书详细阐述了如何通过梯度热处理或梯度沉积技术，在材料内部制造出从硬到韧、从细晶到粗晶的连续结构，并建立起宏观应力-应变场与微观结构梯度之间的本构关系。 第四部分：微观结构演化的先进表征与模拟 理解微观世界需要尖端的表征手段和计算模型。 同步辐射与电子显微技术应用： 详述了高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在原子尺度成像中的最新进展，特别是对缺陷核心结构、原子序和化学态的解析能力。结合同步辐射X射线衍射和散射技术（如SAXS/WAXS），探讨如何实现对材料内部应力场、织构和相分布的动态、原位监测。 计算材料学模拟： 阐述了从第一性原理（DFT）到相场模型（Phase Field）和有限元方法（FEM）的多尺度模拟方法。DFT用于精确计算小尺度团簇的形成能和界面能；相场模型则用于宏观模拟相变、晶粒生长和裂纹扩展的动力学过程，为实验设计提供理论指导和预测能力。 本书面向材料科学、物理学、机械工程等领域的科研人员、工程师及高年级研究生，提供了从基础理论到前沿应用的全面视角，强调了通过精细调控微观结构来实现材料性能突破的科学途径。

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这本书的叙事风格极其学术化，仿佛直接将一系列会议论文的摘要和方法论部分堆砌而成，缺乏必要的语境铺陈和案例引导。对于非材料工程背景的工程师来说，理解起来犹如攀登一座陡峭的冰山。比如，在涉及新型轻质金属（如特定稀土改性镁合金）的力学性能分析时，作者频繁使用高度专业化的缩写和术语，甚至连首次出现的缩写也往往没有给出清晰的定义，这极大地增加了阅读的认知负荷。我试图从中寻找一些可快速应用到实际产品设计中的经验法则或设计指南，但这些内容几乎不存在。全书更像是对材料的“是什么”和“如何测量”的深度探讨，而对“如何更好地应用它”的探讨则显得非常薄弱。书中详尽地列举了各种测试标准和规范，包括疲劳寿命测试的特定载荷比范围，以及断裂韧性测试的试样尺寸要求，这些信息虽然严谨，但它们分散在不同的章节中，没有被整合为一个易于查阅的实用工具箱。总而言之，这本书的价值在于其数据的详实性，但其呈现方式却成为了阻碍知识传递的壁垒。

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说实话，这本书的装帧和印刷质量非常精良，纸张手感沉甸甸的，一看就是出版方下了血本的。带着这份期待，我进入了正文，希望它能像它的外表一样，为轻金属领域带来一场“光明”的革新。遗憾的是，内容上的“光”似乎主要集中在历史回顾上。书中对二十世纪中叶铝合金标准化的过程描述得细致入微，各种老旧的牌号迭代、冶炼工艺的改进时间线梳理得井井有条，对于研究材料史的学者来说，或许是份宝贵资料。然而，对于关注当前和未来技术趋势的读者来说，这些内容显得过于陈旧。我更希望看到的是关于高熵轻质合金、或者利用人工智能辅助材料设计的新范式。书中对这些新兴领域的提及非常保守且简略，更像是附录中的一小节，完全没有占据“Development”应有的核心位置。例如，它花了三章篇幅来深入解析传统的挤压成型缺陷分析，这在现代工程软件可以轻松模拟的时代，显得有些“吃力不讨好”。这本书更像是一部扎实的学术参考书，适合那些需要系统回顾传统工艺的资深专家，而非那些寻求前沿突破的年轻研究者。

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这本《Development in Light Metals》的书名听起来就充满了工业的厚重感和前沿的科技气息，我带着对轻质合金在航空航天、汽车制造等领域应用的期待翻开了它。然而，在深入阅读的过程中，我发现这本书的重点似乎完全偏离了我原先的想象。它更像是一本关于材料科学基础理论的教科书，但又缺乏那种系统性和严谨性，内容组织显得有些跳跃。比如，书中花费了大量的篇幅去探讨晶体结构的热力学稳定性，这部分内容虽然重要，但对于一个主要关注“开发与应用”的读者来说，显得过于晦涩和理论化，没有提供足够的实际案例来支撑这些复杂的模型。更令人困惑的是，在讨论到特定的新合金体系时，作者常常突然引入一些晦涩的数学推导，这些推导过程的逻辑链条不够清晰，让人不得不频繁地查阅其他参考资料才能勉强跟上思路。我期待的是关于新型制造工艺，比如增材制造在轻金属中的最新突破，或者在极端环境下轻质材料的性能优化策略，但书中这些前沿话题仅仅是一笔带过，深度远不如那些基础理论部分。总的来说，这本书似乎更倾向于为材料学专业的本科生提供一份详尽但略显陈旧的理论框架回顾，而非面向业界工程师或研究人员的“发展”指南。它的价值在于打地基，但对于想盖楼的人来说，指引性不足。

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翻开《Development in Light Metals》，我本能地预期能看到对未来材料形态的想象力，那种突破现有制造瓶颈的雄心壮志。遗憾的是，这本书给我的感受更像是对“过去如何一步步走到现在”的详尽考古报告。它的核心内容似乎聚焦于冶金学中那些经过时间检验的经典流程，比如真空感应熔炼的参数控制，或是铸造过程中晶粒细化的机理。这些内容固然是轻金属发展史中不可或缺的部分，但对于一本宣称关乎“发展”的当代著作而言，其前瞻性不足。书中对纳米结构材料、超轻密度结构件（如点阵材料）在航空器结构中的实际应用案例的讨论，少得可怜，几乎可以忽略不计。我更关注的是，这些轻金属如何在高超音速飞行器、深海探测器等极端环境下展现出新的性能边界，但书中对这些“极限”环境下的材料响应分析，显得非常保守和谨慎，更多的是基于现有规范的推断，而不是基于前沿实验数据的论证。这本书更像是一部为专业研究者准备的“参考手册”，其厚重的理论基石让人敬佩，但其在引导行业未来方向上的力度却显得相对乏力。

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我花了将近一个月的时间试图消化这本书的每一页，坦率地说，阅读体验是相当曲折的。这本书的结构给我一种强烈的割裂感，仿佛是多位作者在不同时期、以不同目的撰写的章节被强行拼凑在一起。某一章节还在热烈讨论镁合金的腐蚀防护方法，各种电化学测试数据和缓蚀剂的分子结构图表令人目不暇接，专业度毋庸置疑。但紧接着的下一章，画风突变，开始详细阐述铝基复合材料的微观组织演变，其中关于快速凝固技术对析出相的影响分析，简直可以作为一篇独立的高水平期刊论文来发表。问题在于，这两部分内容的过渡极其生硬，读者很难将这些分散的知识点串联起来形成一个整体的“发展”概念。我特别留意寻找关于“轻金属”在新能源汽车电池包轻量化方面的应用案例，这是一个目前材料领域的热点。书中虽然提到了相关的重要性，但具体的材料选择、结构设计优化流程，以及成本效益分析，几乎没有深入探讨。这使得这本书读起来像是一本汇编了各个细分领域优秀论文的文摘集，但缺乏一个统一的叙事主线来贯穿“发展”这一核心主题，使得整体的阅读连贯性和实用性大打折扣。

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