材料形态学

材料形态学是材料科学研究的核心内容之一。本书共8章：第1章介绍材料形态学的含义及其与性能的关系；第2～5章分别从热力学、晶体学、动力学、力学角度阐述材料形态学的基本原理；因为材料形态是通过表面或界面直接体现出来的，所以第6～8章分别分析非磁性表面形态学、非磁性界面形态学和磁性畴界的形态学。希望本书能对材料形态学有一个较为系统的论述。本书适合从事材料科学、凝聚态物理及相关领域的科研人员和高等院校师生参考和阅读。

《博士后文库》序言
序
前言
第1章 材料形态与性能的关系 1
1.1 引言 1
1.2 材料形态学基本原理 1
1.2.1 热力学原理 2
1.2.2 动力学原理 2
1.2.3 晶体学原理 3
1.3 材料形态与性能的关系 4
1.3.1 形状记忆效应 4
1.3.2 光学特性 9
1.3.3 力学特性 11
1.3.4 阻尼特性 14
参考文献 15
第2章 基于热力学的材料形态学 16
2.1 基于热力学的多步结构相变 16
2.1.1 多步结构相变 16
2.1.2 模型和计算参数 17
2.1.3 fcc-fco相变热力学 23
2.1.4 fcc-fct-fco相变热力学 25
2.1.5 多步相变熵、相变焓和相变比热 28
2.1.6 相变临界驱动力 30
2.1.7 合金成分对相变热力学函数的影响 32
2.1.8 多步相变的级别 35
2.2 基于热力学的纳米材料结构转化 36
2.2.1 碳纳米管 36
2.2.2 单壁碳纳米管的热力学 37
2.2.3 多壁碳纳米管的热力学 41
2.2.4 单壁碳纳米管束向多壁碳纳米管转化的热力学 45
2.3 层错缺陷热力学 50
2.3.1 层错能 50
2.3.2 热力学计算模型 51
2.3.3 结果与讨论 51
参考文献 53
第3章 基于晶体学的材料形态学 55
3.1 缺陷晶体学 55
3.1.1 层错及层群 55
3.1.2 平面层错的对称性 56
3.1.3 层错四面体的对称性 57
3.1.4 长周期结构预测 57
3.1.5 过渡相的结构稳定性 58
3.2 结构相变晶体学 59
3.2.1 模型和计算方法 60
3.2.2 切变角的计算结果 62
3.2.3 表面浮凸角的计算结果 63
3.3 多步相变晶体学 64
3.3.1 晶体学方法 65
3.3.2 fcc-fct相变晶体学 67
3.3.3 fct-fco相变晶体学 69
3.3.4 fcc-fco相变晶体学 70
3.3.5 合金成分对相变晶体学的影响 71
3.4 透镜状马氏体的发展长大模式 74
3.4.1 透镜状马氏体相变晶体学 74
3.4.2 透镜状马氏体的长大过程 74
3.4.3 透镜状马氏体的中脊 75
3.4.4 透镜状马氏体的发展长大模式 75
参考文献 76
第4章 基于动力学的材料形态学 78
4.1 单晶中的微观组织演化 78
4.1.1 热诱发结构相变 79
4.1.2 应力诱发结构相变 81
4.1.3 单晶力学行为 84
4.2 多晶中的微观组织演化 91
4.2.1 多晶模型 91
4.2.2 热诱发结构相变 92
4.2.3 应力诱发结构相变 93
4.2.4 多晶力学行为 94
4.3 温度场及应力场下的微观组织演化 96
4.3.1 模型方法 96
4.3.2 相变潜热效应 98
4.3.3 相变弹热效应 103
4.4 晶格动力学 107
参考文献 108
第5章 基于力学的材料形态学 111
5.1 结构相变的细观力学 111
5.1.1 Eshelby的弹性理论 111
5.1.2 平行马氏体片间的弹性相互作用 112
5.1.3 非平行马氏体片间的弹性相互作用 113
5.1.4 相变应变 115
5.1.5 热诱发马氏体的弹性应变能 117
5.1.6 应力诱发马氏体的弹性应变能 118
5.2 缺陷的细观力学 121
5.2.1 单一层错的应变能 121
5.2.2 平行层错的交互作用能 123
5.2.3 层错四面体的应变能 124
5.2.4 不全位错与原子的交互作用能 125
参考文献 127
第6章 材料表面形态学 129
6.1 平直表面形态学 129
6.1.1 表面电子结构 129
6.1.2 表面电子密度 130
6.1.3 表面结合强度 131
6.2 颗粒表面形态学 133
6.2.1 颗粒表面结构和形貌 133
6.2.2 颗粒表面浓度梯度 135
6.2.3 颗粒表面力学行为 138
6.3 台阶表面形态学 141
6.3.1 单链与台阶表面的相互作用 141
6.3.2 双链与台阶表面的相互作用 146
6.3.3 纳米团簇阵列与台阶表面的相互作用 151
6.3.4 双层石墨烯与台阶表面的相互作用 156
6.4 表面浮凸 160
6.4.1 表面浮凸形貌 161
6.4.2 表面浮凸特征 163
6.4.3 表面浮凸角 165
6.5 外场对表面纳米颗粒吸附的影响 166
参考文献 172
第7章 材料界面形态学 174
7.1 共格界面热力学及界面形态 174
7.1.1 界面化学{结构模型 175
7.1.2 单步相变中的共格界面热力学 178
7.1.3 多步相变中的共格界面热力学及界面形态 190
7.2 基于单步相变的界面应力及界面形态 204
7.2.1 单变体马氏体形态及其界面应力 205
7.2.2 孪晶马氏体形态及其界面应力 207
7.2.3 三变体马氏体形态及其界面应力 210
7.2.4 界面应力对惯习面的影响 211
7.2.5 相变过程中体系能量的变化 213
7.3 基于多步相变的微观组织演化及界面形态 214
7.3.1 模拟方法 215
7.3.2 微观组织演化及界面形态 216
7.3.3 内应力场和能量变化 219
参考文献 221
第8章 反铁磁结构相变的形态学 224
8.1 Mn基反铁磁合金 224
8.2 模型及方法 225
8.3 单晶体系中反铁磁结构相变的形态学 228
8.3.1 无外场下单晶的微观组织形态 228
8.3.2 磁场下单晶微观组织的演化 230
8.3.3 磁场和应力场下单晶微观组织的演化 233
8.3.4 强磁场下单晶畴界的迁移 238
8.4 多晶体系中反铁磁结构相变的形态学 240
8.4.1 无外场下多晶的微观组织形态 240
8.4.2 磁场下多晶微观组织的演化 241
8.4.3 磁场和应力场下多晶微观组织的演化 243
8.4.4 大应力场下多晶畴界的迁移 248
参考文献 249
编后记 252
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