功能梯度材料基础--制备及热机械行为 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787118023152

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• 功能梯度材料
• 梯度材料
• 材料科学
• 材料制备
• 热力学
• 力学行为
• 复合材料
• 先进材料
• 材料性能
• 热机械耦合

好的，这是一本关于《功能梯度材料基础——制备及热机械行为》的图书简介，侧重于材料科学与工程领域的热点和前沿课题，同时涵盖了材料的宏观、微观以及纳米尺度的理解，并着重于先进制造技术和性能评价。 --- 图书简介：先进结构与功能材料的设计、制备与性能调控 本书聚焦于新一代先进材料的设计理念、复杂微观结构的精准控制，以及由此带来的宏观力学、热学和功能特性的深刻理解。 面对航空航天、能源、生物医学等领域对材料性能的极端要求，本书系统性地探讨了如何通过精细的材料工程手段，突破传统材料性能的瓶颈，实现材料的多功能集成与性能优化。 第一部分：新材料设计与结构控制的理论基础 本书首先深入阐述了先进材料设计的指导原则，涵盖了从原子尺度到宏观尺度的多尺度建模与模拟方法。 1.1 结构-性能关系的多尺度耦合 详细讨论了材料的微观结构（晶体结构、晶界、缺陷、相分布）如何通过多尺度模拟方法（如分子动力学、有限元分析）与宏观力学性能（强度、韧性、蠕变、疲劳）建立精确的定量联系。特别关注了非均匀材料体系中，材料性能的梯度变化如何影响整体响应的复杂性。 1.2 界面工程与异质结构调控 界面是决定材料宏观性能的关键因素。本书深入剖析了不同材料体系（如金属-陶瓷、金属-聚合物、半导体异质结）界面的物理化学特性、界面能的控制以及界面在应力传递、裂纹萌生与扩展中的作用。探讨了如何通过优化界面设计来增强材料的断裂韧性和抗疲劳能力。 1.3 先进材料的力学响应机理 系统梳理了先进结构材料在极端载荷条件下的力学响应。内容包括高熵合金的结构弛豫与塑性变形机制、纳米晶材料的高应变率响应、复合材料的纤维/基体相互作用、以及多孔结构材料（如泡沫金属、骨架结构）的有效介质理论和力学建模。 第二部分：先进材料的精密制备技术 本书详尽介绍了当前主导先进材料制造领域的高端技术，强调了制造过程对材料微观结构和最终性能的决定性影响。 2.1 增材制造（Additive Manufacturing）的材料科学 作为当前材料制造的革命性技术，本书重点分析了激光选区熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等金属增材制造过程中的热-冶金耦合效应。讨论了快速凝固过程对晶粒尺寸、枝晶形态、缺陷（如孔隙、未熔合）的控制，以及打印层间结合质量的优化策略。同时，也涵盖了增材制造陶瓷与复合材料的工艺窗口确定。 2.2 反应烧结与原位复合材料制备 针对陶瓷基复合材料（CMC）和反应烧结体系，本书介绍了液相烧结、固态反应烧结的动力学控制，以及通过反应过程实现增强相（如碳化硅、氮化铝）的原位生成。深入探讨了反应烧结体系中致密化过程与相变、微观结构演变之间的关系。 2.3 薄膜与涂层的沉积技术 详细介绍了物理气相沉积（PVD，如磁控溅射）和化学气相沉积（CVD）技术在制备高性能功能涂层中的应用。讨论了如何通过控制沉积参数（如工作气氛、基底偏压、温度）来调控薄膜的应力状态、晶体取向和表面粗糙度，以提高涂层的耐磨损、抗腐蚀及导电性能。 第三部分：热物理性能与功能集成 本书将材料的热学行为置于核心地位，并探讨如何将热管理能力与其他功能（如电学、催化）相结合。 3.1 复杂材料的热传导与热辐射 系统阐述了晶体、非晶态材料以及多孔结构中热载流子（声子、电子）的输运机制。详细讨论了界面对热导率的散射效应，特别是在纳米结构材料和异质结中的“界面热阻”问题。引入了非傅里叶热传导模型在描述超快热过程中的应用。 3.2 耐高温与热障涂层系统 针对极端热环境应用，本书深入分析了热障涂层（TBCs）的失效机制，包括热循环下的氧化、相变、与基体材料的化学扩散。重点介绍了新型低密度、高稳定性的陶瓷面层材料的设计与制备，以提升涂层的热循环寿命。 3.3 热电材料的热电性能与能带工程 作为能源转换领域的前沿，本书详细解析了热电材料的ZT优化的核心思路，即如何通过结构工程实现高功率因子（S²σ）与低热导率（κ）的解耦。探讨了通过掺杂、缺陷工程、以及引入纳米结构散射中心来调控能带结构和声子输运的先进策略。 第四部分：先进材料的性能表征与评价 本书强调了先进材料“制备-性能”闭环控制中，精确表征的重要性。 4.1 结构与缺陷的电子显微学分析 聚焦于透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）在研究纳米尺度结构方面的应用。内容涵盖高分辨TEM（HRTEM）对晶界结构的解析、能量分散X射线谱（EDS）对元素化学态的分析，以及电子背散射衍射（EBSD）对织构和晶粒取向的定量评估。 4.2 动态力学与热机械测试 系统介绍了静态测试之外的先进测试技术，如原位加载下的TEM/SEM测试技术，用于实时观测材料变形机制；动态机械分析（DMA）和热机械分析（TMA）用于精确测量粘弹性响应和热膨胀系数。 4.3 表面与界面分析技术 详细介绍了X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在分析材料表面化学态和深度剖面信息中的应用，这是理解涂层和界面性能的关键技术。 本书内容全面、深度适中，不仅为材料科学与工程、机械工程等专业的学生和研究人员提供了坚实的理论基础，更为从事先进结构与功能材料设计、制造和应用研发的工程师提供了宝贵的实践参考。

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