材料設計教程

《材料設計教程》是2007年化學工業出版社出版的圖書，作者是戴起勛、趙玉濤 ， 陶傑 陳志剛。

基本介紹

• 書名：材料設計教程
• 作者：戴起勛、趙玉濤 主編 陶傑 陳志剛
• ISBN：9787122009838
• 頁數：260頁
• 定價：29元 
• 出版時間：第1版 (2007年9月19日)
• 裝幀：平裝
• 開本：16

內容簡介

本書體系分四個層次：首先介紹材料設計的基本概念和內涵，材料設計的主要技術與途徑；在主要技術的基礎上進一步介紹材料的第一性原理計算、相圖熱力學設計思路與實例。然後介紹目前研究和套用比較設計領域的設計方法和所取得的成果，最後以大量圖表介紹了目前國際上材料模擬與設計的部分最新研究成果和發展趨勢。本書重點論述各種計算途徑的方法、思路、特點、套用及其局限性。

目錄

第1章 材料設計概述

1．1 材料設計發展的歷史與作用

1．1．1 材料設計的發展階段

1．1．2 材料設計的發展概況

1．2 材料設計範圍與內容

1．3 材料設計的層次與特點

1．3．1 材料設計的層次

1．3．2 多尺度關聯模型

1．3．3 材料設計的特點

1．4 材料設計的類型和方法

1．5 材料設計的任務

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第2章 材料設計的主要技術與途徑

2．1 材料設計的知識庫與資料庫

2．2 材料設計的專家系統

2．3 基於第一性原理的計算設計

2．3．1 基本理論的近似假設

2．3．2 密度泛函理論

2．3．3 準粒子方程(GW近似)

2．3．4 Car-Parrinello方法

2．4 材料設計的計算機模擬

2．4．1 分子動力學模擬

2．4．2 蒙特卡羅模擬

2．4．3 人工神經網路在材料設計中的

套用

2．5 合金特徵晶體理論

2．5．1 合金相統計熱力學理論

2．5．2 合金晶體物理與化學計算框架

2．6 基於相圖計算的材料設計

2．6．1 相圖熱力學計算模型

2．6．2 Md法計算相界成分

2．6．3 CALPHAD計算模式

2．7 基於數據採掘的材料設計

2．8 數學方法在材料設計中的套用

2．8．1 有限元法

2．8．2 遺傳算法

2．8．3 分形理論

2．8．4 其他方法

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第3章 基於第一性原理的材料設計

3．1 原子相互作用勢的計算套用

3．1．1 第一性原理原子間相互作用對

勢的嚴格表達

3．1．2 陳氏晶格反演定理

3．1．3 基於abinitio計算方法的理論

模型

3．2 高溫丁i合金的最佳化設計

3．2．1 特性原子序列信息

3．2．2 fcc-TiAl合金信息

3．2．3 降低fcc-TiAl化合物脆性的信息

綜合

3．3 奧氏體鋼abinitio計算設計

3．3．1 理論基礎

3．3．2 奧氏體不鏽鋼模量的計算設計

3．4 超硬材料計算設計

3．4．1 超硬材料體積彈性模量

3．4．2 B-Si3N4的電子結構

3．4．3 B-C3N4的計算設計與開發

3．4．4 c-BCN設計與開發

3．4．5 低壓縮係數金屬氮化物

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第4章 相圖熱力學計算設計

4．1 相圖最佳化和計算過程

4．2 CALPHAD相圖計算

4．2．1 實際合金集團資料庫

4．2．2 無鉛微焊材料的設計計算

4．2．3 超級奧氏體鋼相平衡的計算

預測

4．2．4 Ti合金超塑性的Md法計算

設計

4．3 abinitio和CALPHAD有機結合的

計算方法

4．3．1 ahinitio套用於CALPHAD能量

計算

4．3．2 abinitio套用於CALPHAD相圖

計算

4．3．3 abinitio對動力學計算的貢獻

4．4 奧氏體鋼組織穩定性的數值計算

設計

4．4．1 高溫組織穩定性

4．4．2 中溫組織穩定性

4．4．3 低溫組織穩定性

4．5 銅合金熱力學計算模擬

4．5．1 熱力學平衡關係

4．5．2 計算模型及程式

4．5．3 材料熱物理性能的計算模型

4．5．4 模擬計算結果與驗證

4．5．5 三元銅合金相圖計算

4．6 鋁合金熱力學平衡相計算

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第5章 材料數值模擬設計

5．1 概述

5．1．1 材料研究模型化

5．1．2 數值模型化與模擬

5．2 材料表面雷射作用的數值模擬

5．2．1 模擬的基本數學模型

5．2．2 溫度場演化的模擬

5．2．3 細晶化和非晶形成的預測

5．3 工程套用層次的材料數值計算

5．3．1 系統設計思路

5．3．2 奧氏體鋼強度的數值計算

5．3．3 奧氏體鋼衝擊韌度的數值

計算

5．3．4 高性能鋼的設計與套用

5．4 形狀記憶合金的計算模擬

5．4．1 邊界設計及有限元方法

5．4．2 誘發相變熱力學

5．4．3 應力誘發相變

5．4．4 鐵基形狀記憶合金TRIP鋼的馬氏體

相變模擬

5. 5 奧氏體不鏽鋼應力腐蝕壽命預測與

計算設計

5．5．1 奧氏體不鏽鋼應力腐蝕壽命曲線與

設計參數

5．5．2 奧氏體不鏽鋼應力腐蝕疲勞壽命

預測

5．5．3 奧氏體不鏽鋼應力腐蝕敏感性

判據

5．5．4 奧氏體不鏽鋼應力腐蝕疲勞

機理

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第6章 基於數據採掘的材料設計

與預測

6．1 基於數據採掘的半經驗設計方法

6．1．1 複雜數據信息採掘原理

6．1．2 複雜數據信息採掘各種算法的長處

局限性

6．1．3 數據採掘法經驗材料設計的

套用

6．2 合金設計

6．2，1 合金設計技術概述

6．2。2 高合金超高強度鋼設計

6．3 基於組合方法的多組分新材料合成

設計

6．3。1 電子材料的發現

6．3．2 新型磁性材料

6．3．3 多相催化劑開發

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第7章 結構複合材料的設計

7．1 複合材料的設計與方法

7．1．1 複合材料的可設計性

7．1．2 複合材料設計的研究方法

7．1．3 複合材料基體與增強體選擇

7．2 複合材料力學性能計算模型

7．2．1 連續纖維增強複合材料性能

7．2．2 短纖維增強金屬基複合材料

7．2．3 顆粒增強複合材料的彈性和

強度

7．3 複合材料性能相關性的計算模型

7．3．1 性能相關性的計算模型

7．3．2 有限元模擬與分析

7．4 納米複合材料有效彈性的

計算

7．5 纖維增強複合材料的力學失效與計算

模擬

7．5．1 短纖維增強複合材料疲勞性能

模型與預測

7．5．2 纖維增強複合材料壓縮失效

模擬

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第8章 功能複合材料設計

8．1 功能複合材料設計概述

8．1．1 功能複合材料種類

8．1．2 功能複合材料的設計特點

8．1．3 金屬基功能複合材料的設計

方法

8．1．4 仿生複合材料的設計

8．2 熱功能複合材料的設計

8．2．1 複合材料比熱容力口和性原理

8．2．2 複合材料熱膨脹係數的計算

8．3 熱防護梯度功能材料設計

8．3．1 基本設計思想

8．3．2 基本設計方法

8．4 其他功能複合材料的設計

8．4．1 阻尼複合材料

8．4．2 零膨脹複合材料的設計

模擬

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第9章 材料成型加工過程模擬設計

9．1 概述

9．2 鑄造工藝過程的數值模擬

9．2．1 凝固過程數值模擬基本方法

9．2．2 溫度場數值模擬及收縮缺陷

預測

9．2．3 應力場的模擬

9．2．4 鑄件微觀組織的模擬

9．3 材料連線成型過程模擬

9．3．1 焊接熱循環主要參數的數學

模型

9．3．2 焊接熱裂紋的模擬技術

9．3．3 焊接應力與殘餘應力的模擬

預測

9．4 金屬塑性成型模擬

9．4．1 金屬塑性成型模擬的基本步驟

9．4．2 鋼錠鍛造形變過程模擬

9．4．3 AZ31合金深拉伸過程模擬

9．4．4 控軋鋼形變誘發相變的計算機

模擬

9．4．5 薄板衝壓工藝一體化模擬技術

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第10章 材料變形與斷裂的介觀

設計

10．1 概述

lo．2 顆粒增強鋁基複合材料的力學行

為模擬

10．2．1 高體積分數顆粒增強複合材料

力學行為模擬

10．2．2 顆粒尺寸效應的數值模擬

10．2．3 顆粒增強鋁基複合材料的界面

力參數

10．2．4 複合結構界面裂紋形成的

模擬

10．3 裂端擴展過程的分子動力學

模擬

10．3．1 計算模型

10．3．2 裂紋尖端位錯發射

10。3．3 三重嵌套模型和關聯參照

模型

10．4 周期載荷下裂紋擴展的分子動力學

模擬

10．4．1 研究方法

10．4．2 模擬結果與分析

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第11章 材料表面技術模擬與設計

11．1 概述

11．2 多晶薄膜生長過程的模擬

11．2．1 FACET模型及模擬分析

11．2．2 薄膜島狀結構形成的動力學

MonteCarlo模擬

11．2．3 基於Wolf-Villain模型的薄膜

生長模擬

11．3 表面塗覆層製備的數值模擬

11．3．1 PVD法和CVD法的數值

模擬

11．3．2 等離子熱噴塗數值模擬方法

11．3．3 等離子噴塗溫度場數值

模擬

11．4 表面塗覆殘餘應力的模擬計算

11．4．1 熱噴塗殘餘應力分析及

模擬

11．4．2 高溫梯度複合塗層殘餘應力

數值分析

本章小結

習題與思考題

參考文獻

第12章 材料模擬設計研究進展

12．1 極端條件下的abinitio模擬

12．1．1 ab initio分子動力學模擬

模型

12．1．2 高壓下材料結構的鑑別

12．1．3 高壓化學反應

12．1．4 熔化溫度的計算

12．2 高分子材料設計的新方法

12．3 納米晶金屬的形變

12．3．1 金屬納米晶形變機理模擬

12．3．2 納米壓痕(刻痕、壓坑)的原子

模擬

12．4 材料模擬設計套用進展實例

12．4．1 新材料開發

12．4．2 新理論研究

12．4．3 新材料製備技術

本章小結

習題與思考題

參考文獻