編輯推薦
適讀人群 :本書可作為哈希實驗室産品的使用指導書,也可作為一本通用水質分析讀物,對廣大水質分析人員參考價值較大。 本書修訂瞭一版的內容,增補瞭新的分析方法,係統地闡明瞭哈希水質分析儀器的使用、分析方法流程以及原理,可作為哈希實驗室産品的使用指導書,也可作為一本通用水質分析讀物,對廣大水質分析人員參考價值較大。
內容簡介
本書是一本綜閤瞭水樣采集、保存,到分析操作、精度檢查、方法原理的水質分析綜閤指導書。本書主要包括三大部分。部分是實驗室基本操作理論,包括各種實驗操作技術、水樣的采集與保存、水樣的預處理、哈希公司實驗室儀器及預製試劑的基本使用方法等。第二部分是國內在使用的哈希分析方法的詳細介紹,包括操作流程、乾擾、精度檢查等。第三部分為附錄,列舉瞭各國標準限值以及哈希分析方法解釋等內容。
本書修訂瞭版的內容,增補瞭新的分析方法,係統地闡明瞭哈希水質分析儀器的使用、分析方法流程以及原理,可作為哈希實驗室産品的使用指導書,也可作為一本通用水質分析讀物,對廣大水質分析人員參考價值較大。
內頁插圖
目錄
第1 章 縮寫和換算 1
1.1 操作流程中使用到的縮寫 1
1.2 換算 2
1.2.1 化學形式 2
1.2.2 硬度 3
第2 章 實驗室操作規範 4
2.1 溫度 4
2.2 混閤 4
2.3 消解 4
2.4 蒸餾 5
2.5 過濾 5
2.5.1 真空過濾 5
2.5.2 常壓過濾 6
2.6 試劑 7
2.6.1 試劑和標樣的穩定性 7
2.6.2 試劑空白 7
2.7 樣品稀釋 7
2.8 AccuVac?? 安瓿瓶 8
2.9 PermaChem?? 粉枕包 9
2.10 比色皿 9
2.10.1 比色皿的定位 9
2.10.2 比色皿的保養 9
2.10.3 比色皿的清潔 9
2.10.4 比色皿的匹配 10
2.11 其他裝置 10
2.12 提高分析準確性 10
2.12.1 移液管和量筒 10
2.12.2 傾倒流通池 11
第3 章 化學分析 12
3.1 樣品的采集、保存和存儲 12
3.1.1 采集水樣 12
3.1.2 樣品的保存和存儲 13
3.1.3 體積修正 15
3.2 準確度和精密度檢查 15
3.2.1 標準溶液 15
3.2.2 標準溶液添加實驗 15
3.2.3 實驗結果存在疑問時的解決方案 16
3.2.4 調整校準麯綫 17
3.3 乾擾 18
3.4 方法性能 19
3.4.1 預估檢齣限(EDL) 19
3.4.2 方法檢齣限(MDL) 19
3.4.3 精密度 20
3.4.4 估計精密度(estimatingprecision) 20
3.4.5 靈敏度 21
3.5 製作校準麯綫 21
3.6 使用其他分光光度計的操作流程 21
第4 章 樣品的消解 24
4.1 USEPA認可的消解方法 24
4.1.1 溫和消解法 24
4.1.2 劇烈消解法 24
4.2 Digesdahl通用消解器 25
4.2.1 常見問題 25
4.2.2 pH 值調節 27
第5 章 廢棄物的管理安全 29
5.1 減少廢棄物的産生 29
5.2 法規概述 29
5.3 危險廢棄物 29
5.3.1 定義 29
5.3.2 物品代碼 30
5.3.3 如何確定廢棄物是危險品 30
5.3.4 危險廢棄物的處置 30
5.4 特殊廢棄物的管理 31
5.5 安全 31
5.5.1 仔細閱讀試劑標簽 31
5.5.2 防護裝備 32
5.5.3 急救設備的供給 32
5.5.4 安全通則 32
5.6 物質安全數據錶 32
5.6.1 如何獲得MSDS 32
5.6.2 MSDS的章節 32
5.6.3 OSHA化學品衛生計劃 33
第6 章 分析操作流程 34
6.1 理化指標 34
6.1.1 色度,鉑-鈷比色法,方法8025 34
6.1.2 pH,USEPA電極法,方法8156 (pH 計) 37
6.1.3 電導率,USEPA直接測試法,方法8160 (電導率儀) 41
6.1.4 酸度,甲基橙酸度和酚酞(總)酸度,方法8201和8202 (數字滴定器) 44
6.1.5 酸堿度,酸堿性確定,方法8200和8233 (數字滴定器) 48
6.1.6 堿度,酚酞堿度和總堿度,方法8203 (數字滴定器) 51
6.1.7 二氧化碳,氫氧化鈉滴定,方法8205 (數字滴定器) 55
6.2 無機陰離子 58
6.2.1 硫化物,USEPA亞甲基藍法,方法8131 58
6.2.2 氰化物,吡啶-吡唑啉酮法,方法8027 (粉枕包) 60
6.2.3 硫酸鹽,USEPASulfaVer4試劑濁度法,方法8051 (粉枕包或安瓿瓶) 67
6.2.4 亞硫酸鹽,碘量法,方法8216 (數字滴定器) 71
6.2.5 硼,胭脂紅法,方法8015 (粉枕包) 73
6.2.6 餘氯,USEPADPD法,方法8021 (粉枕包或安瓿瓶) 76
6.2.7 餘氯,DPD法高量程,方法10069 (粉枕包) 80
6.2.8 餘氯,DPD法,方法10102 (TNT試管) 84
6.2.9 餘氯,USEPADPD法,方法8021 (大瓶裝) 87
6.2.10 總氯,USEPADPD法,方法8167 (粉枕包或安瓿瓶) 91
6.2.11 總氯,USEPADPD法,方法10070 (粉枕包) 95
6.2.12 總氯,DPD法,方法10101 (TNT試管法) 98
6.2.13 總氯,碘量法(使用硫代硫酸鈉),方法8209 (數字滴定器) 102
6.2.14 總餘氯,USEPADPD,方法8370 (流通池法) 105
6.2.15 氯化物,硫氰酸汞法,方法8113 111
6.2.16 氯化物,硝酸汞法,方法8206 (數字滴定器) 114
6.2.17 氯化物,硝酸銀法,方法8207 (數字滴定器) 117
6.2.18 氟化物,USEPASPADNS法,方法8029 (試劑溶液或安瓿瓶) 120
6.2.19 酸性溶液中的氟化物,離子選擇性電極直讀法,方法8323 (ISE電極) 124
6.2.20 碘,DPD法,方法8031 (粉枕包或AccuVac?? 安瓿瓶) 129
6.2.21 矽,矽鉬藍-塑料比色皿法,方法8282 (試劑溶液) 134
6.2.22 矽,矽鉬藍-傾倒池法,方法8282 (傾倒池) 138
6.2.23 矽,矽鉬藍法,方法8186 (粉枕包) 142
6.2.24 矽,矽鉬雜多酸法,方法8185 (粉枕包) 145
6.3 營養鹽及有機汙染物綜閤指標 149
6.3.1 溶解氧,靛胭脂法,方法8316 (安瓿瓶) 149
6.3.2 溶解氧直接法,方法10360 (LDO 電極) 151
6.3.3 化學需氧量,USEPA消解比色法,方法8000 154
6.3.4 化學需氧量,USEPA消解比色法,方法8000TNTplusTM821TNTplusTM822 160
6.3.5 20分鍾快速消解方法,方法10259 163
6.3.6 高錳酸鹽指數,方法10262 (TNT試管) 169
6.3.7 生化需氧量稀釋法,方法8043 173
6.3.8 總有機碳,直接法,方法10129 180
6.3.9 總有機碳,直接法,方法10173 185
6.3.10 總有機碳,直接法,方法10128 189
6.3.11 膦酸鹽,紫外過硫酸鹽消解法,方法8007 (粉枕包) 193
6.3.12 聚閤磷(酸可水解),USEPA酸消解法,方法8180 198
6.3.13 聚閤磷(酸可水解),PhosVer 3酸水解法,方法8180 (TNT試管) 200
6.3.14 活性磷(正磷酸鹽),USEPAPhosVer 3 (抗壞血酸)法,方法8048 (粉枕包或安瓿瓶) 204
6.3.15 活性磷(正磷酸鹽),USEPAPhosVer 3法,方法8048(TNT試管) 209
6.3.16 活性磷,抗壞血酸-流通池法,方法10055 (流通池) 213
6.3.17 活性磷(正磷酸鹽)氨基酸法,方法8178 (粉枕包或安瓿瓶) 217
6.3.18 活性磷,(正磷酸鹽)鉬銻抗法,方法8114 (溶劑或安瓿瓶) 221
6.3.19 活性磷(正磷酸鹽)鉬銻抗法,方法8114 (TNT試管) 226
6.3.20 總磷,USEPAPhosVer?? 3消解-抗壞血酸法,方法8190(Test??NTubeTM 管) 230
6.3.21 總磷,消解-鉬銻抗法,方法10127 (Test??NTubeTM管) 234
6.3.22 硝酸鹽,UV法,方法10049 239
6.3.23 硝酸鹽,鎘還原法,方法8192 (粉枕包) 242
6.3.24 硝酸鹽,鎘還原法,方法8171 (粉枕包或安瓿瓶) 246
6.3.25 硝酸鹽,鎘還原法,方法8039 (粉枕包或安瓿瓶) 251
6.3.26 硝酸鹽,鉻變酸法,方法10020 (TNT試管) 256
6.3.27 飲用水中的硝酸根,離子選擇性電極直讀法,方法8359 (ISE電極) 259
6.3.28 硝酸根,離子選擇性電極直讀法,方法8358 (ISE電極) 263
6.3.29 亞硝酸鹽,USEPA重氮化法,方法8507 (粉枕包或安瓿瓶) 268
6.3.30 亞硝酸鹽,重氮化法,方法10019 (TNT試管) 272
6.3.31 亞硝酸鹽,硫酸亞鐵法,方法8153 (粉枕包) 275
6.3.32 亞硝酸鹽,鈰酸滴定法,方法8351 (數字滴定器) 277
6.3.33 氨氮,水楊酸法,方法10023 (Test??NTubeTM 管) 279
6.3.34 氨氮,水楊酸法,方法10031 (Test??NTubeTM 管) 283
6.3.35 氨氮,水楊酸法,方法8155 (粉枕包) 288
6.3.36 氨氮,USEPA納氏試劑法,方法8038 292
6.3.37 氨氮,離子選擇性電極直讀法,方法10001 (ISE電極) 296
6.3.38 自由氨氮,靛酚法,方法10201 (粉枕包) 300
6.3.39 總氮,過硫酸鹽氧化法,方法10071 (Test??NTubeTM 管) 305
6.3.40 總氮,過硫酸鹽氧化法,方法10072 (Test??NTubeTM 管) 310
6.3.41 總無機氮,三氯化鈦還原法,方法10021 (Test??NTubeTM 管) 315
6.3.42 總有機氮(凱氏氮),納氏試劑法(需要消解),方法8075 320
6.3.43 UV254有機汙染物綜閤指標,直讀法,方法10054 325
6.4 金屬及其化閤物 329
6.4.1 銀,比色法,方法8120 (粉枕包) 329
6.4.2 鋁,鋁試劑法,方法8012 (粉枕包) 334
6.4.3 鋁,鉻菁R法,方法8326 (粉枕包) 339
6.4.4 鋇,濁度法,方法8014 (粉枕包) 343
6.4.5 鈷,PAN法,方法8078 (粉枕包) 347
6.4.6 鉻酸鹽,硫代硫酸鈉滴定法,方法8211 (數字滴定器) 351
6.4.7 六價鉻,USEPA1,5-二苯碳酰二肼分光光度法,方法8023 (粉枕包或AccuVac?? 安瓿瓶) 354
6.4.8 總鉻,堿性次溴酸鹽氧化法,方法8024 (粉枕包) 358
6.4.9 銅,USEPA雙喹啉法,方法8506,方法8026 (粉枕包或AccuVac?安瓿瓶) 362
6.4.10 銅,卟啉法,方法8143 (粉枕包) 368
6.4.11 二價鐵,1,10-二氮雜菲分光光度法,方法8146 (粉枕包或AccuVac??安瓿瓶) 371
6.4.12 鐵,Ferrozine?? 法,方法8147 (Ferrozine試劑溶液) 375
6.4.13 鐵,TitraVer滴定法,方法8214 (數字滴定器) 379
6.4.14 總鐵,FerroMo法,方法8365 (粉枕包) 382
6.4.15 總鐵,TPTZ法,方法8112 (粉枕包或AccuVac?? 安瓿瓶) 386
6.4.16 總鐵,USEPAFerroVer?? 法,方法8008 (粉枕包或AccuVac?? 安瓿瓶) 391
6.4.17 微量鐵(總),Ferrozine?? 法,方法8147 (Ferrozine試劑溶液) 396
6.4.18 鉀,四苯硼鹽法,方法8049 (粉枕包) 400
6.4.19 錳,PAN法,方法8149 (粉枕包) 404
6.4.20 錳,USEPA高碘酸鹽法,方法8034 (粉枕包) 408
6.4.21 鈉,離子選擇性電極直讀法,方法8359 (ISE電極) 412
6.4.22 鎳,USEPA環庚二酮二肟法,方法8037 (粉枕包) 416
6.4.23 鉬,三元配閤物法,方法8169 (粉枕包) 420
6.4.24 鉬,巰基乙酸法,方法8036 (粉枕包或AccuVac?? 安瓿瓶) 425
6.4.25 鉛,LeadTrak?? 快速提取法,方法8317 430
6.4.26 鋅,USEPAZincon鋅試劑法,方法8009 (粉枕包) 435
6.5 有機汙染物 440
6.5.1 酚,USEPA4-氨基安替吡啉法,方法8047 440
6.5.2 甲醛,MBTH 法,方法8110 (粉枕包) 445
6.5.3 氰尿酸,濁度法,方法8139 (粉枕包) 448
6.5.4 陰離子錶麵活性劑,結晶紫法,方法8028 450
6.6 其他 454
6.6.1 一氯胺;自由氨,靛青法,方法10200 (粉枕包) 454
6.6.2 需氯量,DPD試劑法,方法10223 460
6.6.3 二氧化氯,DPD法,方法10126 (粉枕包或AccuVac?? 安瓿瓶) 464
6.6.4 二氧化氯,氯酚紅法,方法8065 (粉枕包) 470
6.6.5 二氧化氯,直讀法,方法8345 472
6.6.6 二氧化氯,直讀法,方法8138 474
6.6.7 鈣鎂硬度,鈣鎂試劑法,方法8030 476
6.6.8 鈣鎂硬度,偶氮氯膦法,方法8374 (溶液枕包) 480
6.6.9 總硬度,偶氮氯膦-流通池法(方法8374),流通池 483
6.6.10 總硬度,EDTA數字滴定器法,方法8213 (數字滴定器) 487
6.6.11 聯胺,p-二甲氨基苯甲醛法,方法8141 (試劑溶液或AccuVac?? 安瓿瓶) 493
6.6.12 氧化還原電位(ORP),電化學直讀法,方法10228 (ORP電極) 497
6.6.13 除氧劑,鐵氧化法,方法8140 (粉枕包) 501
6.6.14 臭氧,靛青法,方法8311 (AccuVac?? 安瓿瓶) 504
6.6.15 揮發性酸,脂化法,方法10240 (TNTplus872) 506
附錄一 各國標準限值對比 510
附錄二 USEPA 認可( Approved ) 和接受( Accepted )的定義 512
附錄三 哈希分析方法解釋 513
酸度 513
堿度 514
鋁 515
鋇 516
二氧化碳 516
化學需氧量 517
氯化物 517
餘氯,總氯 518
二氧化氯 519
鉻 520
鈷 520
銅 522
氰化物 523
甲醛 524
氟化物 525
硬度 525
聯胺 527
鉛 528
鉬,鉬酸鹽 528
鎳 529
硝酸鹽 530
亞硝酸鹽 531
氨氮 532
總氮 532
總凱氏氮 533
總有機碳 533
溶解氧 534
除氧劑 536
臭氧 537
酚 538
有機膦 538
磷 539
鉀 540
pH值 540
矽 543
硫酸鹽 543
濁度 544
鋅 546
前言/序言
前言
從1978年改革開放以來,我國用瞭近40年的時間基本上完成瞭發達國傢近百年的工業和城市化進程。在經濟上,我們取得瞭舉世矚目的成就。然而經濟的發展需要與之相匹配的環境承載能力。近些年來,我國政府一直積極有效地尋求平衡經濟發展和環境保護乃至和諧並進的方法以
解決日益嚴峻的環境問題。
世界上許多發達國傢也同樣走過瞭解決環境問題的曆程,如美國在1970年底成立瞭美國環保署(EPA),並在1970~1980年間,陸續通過瞭《清潔空氣法》(CAA,1970年)、《聯邦水汙染控製修正法》(1972年)、《基金法》(1980年),使美國環境汙染控製進入瞭一個新的曆史時期。經過近半個世紀的治理,纔得以實現綠水青山和萬裏晴空。可見,環境的修復和治理,是一項艱巨而漫長的任務。
唯其艱巨而漫長,纔需要一代代環境守護者不懈的堅持與努力。所幸的是,“十二五” 以來,我國政府把生態文明建設和環境保護擺上更加重要的戰略位置,做齣瞭一係列重大決策部署。2015年,與我們專注並從事的水治理業務相關的《水汙染防治行動計劃》發布實施,並修訂瞭《水汙染防治法》。由此可見我國政府通過立法完善和計劃落實全力推進水汙染治理的堅定決心和紮實的行動力。
作為水質分析領域的技術領導者,哈希公司積極響應國傢環境領域的規劃與政策,立足中國市場現狀,不斷研發新技術新産品,給國內各行業的水質守護者帶來瞭領先的水質分析工具、分析方法乃至分析理念:在綫COD、氨氮等監測儀,為國傢總量減排計劃提供瞭可靠穩定的管理數據;過250多種的分析方法,為分析人員提供瞭快速準確的解決方案;而以預製試劑産品及芯片式試劑為代錶的綠色分析理念,更是為國內化學分析方法引導瞭新的方嚮。
同時,哈希公司整閤旗下各個水質分析領域的品牌,如Trojan、Polymetron、Orbisphere、BioTector、XOS、Hydrolab、OTT、SeaBird等,形成瞭一個龐大的水質分析平颱。國傢“十三五”計劃提齣的工業汙染源全麵達標排放,設立瞭對水環境保護和治理更加嚴格的宏偉目標,我們將以更多新産品和新技術,與各行業水質守護者一起,為改善中國的環境,貢獻自己的力量!
值此“十三五”開局之際,我們將凝聚瞭哈希研究人員70年經驗、涵蓋瞭實驗室基本操作理論、基於新儀器的哈希分析方法以及哈希分析方法理論和國傢標準的《水質分析實用手冊》(原著第五版)修訂再版,希望為廣大水質守護者在提供可靠的分析儀器和優質客戶服務的同時,
更能提供準確、簡單的測試方法,把大傢從繁雜的操作中解放齣來,有更多的時間進行數據的分析和工藝的管理與改進。
謹以此書獻給奮鬥在環境監測、市政水處理、工業水處理、教育科研等各行業的水質守護者們!
李林 JeffLi
哈希公司/丹納赫水平颱副總裁兼總經理
2016年6月
版前言
隨著中國經濟的飛速發展和城鎮化進程的加速,水環境保護和飲用水安全保障事業得到政府和人民的高度關注。在水環境汙染控製和治理以及飲用水處理的過程中我們發現,水質監測的技術、設備和人纔是其中非常關鍵的製約因素。中國的水質監測經曆瞭改革開放30年的發展,已
經有瞭長足的進步;建立、健全水質監測體係,提高水質監測技術,改善水質監測儀器已經成為國內水工業行業工作者的共識;與此同時,培養更多掌握先進水質監測方法、能夠熟練使用各類水質監測儀器,並對水處理技術和管理有深刻瞭解的專門人纔也勢在必行。
哈希公司一直緻力於使水質分析過程更方便、更迅捷、更可靠:各種類型的實驗室、便攜式及在綫水質分析儀器,以其高效、先進的檢測技術,在為數眾多的水分析實驗室、科研院所、高校中得到廣泛的使用;各類包裝的即開即用型化學試劑包,不僅為的化學分析提供瞭可靠的
質量保障,也為用戶節約瞭寶貴的時間和人力資源。
除瞭不斷研發新技術、改善水質監測儀器和試劑,我們在與水質分析從業人員的交流中得到啓示和經驗,不斷優化我們的産品和技術。受惠於多年來中國的産品用戶和技術人員對我們的指導和幫助,我們迫切希望能夠以這本《水質分析實用手冊》作為迴報,幫助廣大讀者在使用監測
儀器的過程中能夠方便快捷地查詢各種實用性強的水質分析測量方法,改善水質監測的準確度,提高分析速度和效率。
“WaterAnalysisHandbook (FifthEdition)”是一本凝聚瞭哈希研究人員60多年的研究經驗和方法發展,內容詳實、步驟清晰的操作手冊。本手冊既可以作為哈希産品的使用指南,也可以作為業內人士通用的水質分析指導用書。哈希工程師們經過多年的不斷研究、與用戶的交流和改善,使得這本手冊成為從水樣采集、保存,到分析操作、精度檢查、方法原理的水質分析綜閤性參考書。該手冊的中文版更是增加瞭各國標準限值對比、哈希分析方法解釋、常用水質國傢標準速查等功能。
我們的目標是在為廣大用戶提供可靠的儀器和優質的客戶服務的同時,更能提供準確的測試方法和簡單的操作步驟,不斷地提高産品的質量以滿足客戶需求不斷變化的需要。通過努力,傳播先進技術和新信息,緻力於與從事水處理行業和水質監測工作領域的技術和管理人員的相互
溝通,共同促進業內人士的交流和提高。
僅以此書獻給奮鬥在環境監測、市政水處理、工業水處理、教育科研等各行業的水質分析工作者們!
周祥德
哈希公司亞洲高級副總裁
《現代材料科學基礎》 (本書內容不涉及任何水質分析或化學檢測相關主題) --- 第一部分:晶體結構與缺陷理論 第一章:固體材料的微觀結構 本章深入探討構成現代工程材料的原子排列規律。首先,我們將詳盡闡述晶體學的基本概念,包括晶格、晶胞、晶麵指數(如密勒指數)和晶嚮指數的精確確定方法。重點分析體心立方(BCC)、麵心立方(FCC)以及六方最密堆積(HCP)三種基本晶體結構的幾何特徵、堆積密度和理想狀態下的能帶結構。通過X射綫衍射(XRD)的原理分析,詳細介紹如何通過實驗手段確定未知材料的晶體結構類型及其晶格常數。 第二章:晶體缺陷的分類與影響 固體材料的宏觀性能與微觀缺陷息息相關。本章係統地分類並分析瞭點缺陷(空位、間隙原子、取代原子)、綫缺陷(位錯,包括刃型、螺型和混閤型位錯)和麵缺陷(晶界、孿晶界、堆垛層錯)的形成機理和熱力學穩定性。對位錯理論進行深入探討,詳細推導瞭位錯綫能量的計算公式,並剖析瞭位錯在塑性變形、蠕變以及特定溫度下的運動機製。此外,還將討論二維和三維缺陷(如析齣相和孔隙)如何影響材料的力學、電學和光學特性。 第二部分:材料的熱力學與動力學 第三章:材料的熱力學基礎 本章聚焦於理解材料在不同溫度和壓力下的相變行為。內容涵蓋吉布斯自由能、相圖的構建原理及其在閤金設計中的應用。詳細分析瞭二元、三元相圖(如杠杆原理、反杠杆原理的應用),並探討瞭固溶體、化閤物的形成條件。著重介紹熱力學計算工具(如CALPHAD方法)在預測復雜多組分體係相平衡中的應用。 第四章:擴散現象與動力學過程 擴散是材料科學中實現相變、燒結和均勻化的關鍵動力學過程。本章全麵介紹Fick第一定律和第二定律,並針對不同溫度下的擴散機製(如原子逐跳機製、空位機製)進行深入討論。通過阿倫尼烏斯方程,量化溫度對擴散係數的影響。實例分析將集中於氣固界麵反應、固態氧化或還原過程中的擴散控製步驟,以及離子導體中的電化學輸運現象。 第三部分:金屬材料的形變與斷裂 第五章:金屬的塑性變形機製 本章深入研究金屬材料在外力作用下發生永久形變的微觀過程。核心內容是位錯運動學:包括滑移、攀移、攀越(Cross-slip)和交滑移(Climb)。詳細闡述加工硬化(應變硬化)的本質,以及如何通過增加位錯密度來提升材料的屈服強度。引入加工過程(如軋製、鍛造)對微觀組織演變的影響,並解釋恢復(Recovery)、再結晶(Recrystallization)和晶粒長大(Grain Growth)的過程控製及其對最終性能的決定作用。 第六章:材料的斷裂力學與疲勞 材料的失效分析是工程應用的關鍵。本章首先區分韌性斷裂和脆性斷裂的特徵(如微觀形貌)。隨後,係統介紹綫性彈性斷裂力學(LEFM)的核心概念,包括應力強度因子($K$)、斷裂韌度($K_{IC}$)的測量和應用。重點分析裂紋尖端塑性區的形成及其對斷裂過程的影響。在疲勞方麵,詳細討論低周疲勞(LCF)的Manson-Coffin關係和高周疲勞(HCF)的S-N麯綫,探究疲勞裂紋的萌生、擴展和最終斷裂的循環機製。 第四部分:陶瓷、聚閤物與復閤材料 第七章:結構陶瓷的特性與加工 陶瓷材料因其耐高溫、高硬度和優異的電學絕緣性而被廣泛應用。本章側重於氧化物(如氧化鋁、氧化鋯)和非氧化物(如碳化矽、氮化矽)陶瓷的晶體化學鍵閤特點和電子結構。深入討論陶瓷粉體製備(如溶膠-凝膠法)、成型技術(如乾壓、流延)以及高密度燒結過程中的粘滯流動和擴散機製。特彆強調第二相強化(如部分穩定化氧化鋯的增韌機製)。 第八章:聚閤物的結構與粘彈性 聚閤物材料的行為由其長鏈結構決定。本章闡述高分子的分子量、分子量分布、鏈拓撲結構(綫型、支化、交聯)如何影響其宏觀性能。核心理論包括高分子鏈的統計力學模型(如高斯鏈模型)和粘彈性行為。通過動態力學分析(DMA)和流變學測試,解析聚閤物在不同溫度和應變速率下的鬆弛過程、玻璃化轉變溫度($T_g$)及其在工程應用中的重要性。 第九章:先進復閤材料的設計與界麵 復閤材料通過組閤不同材料以實現單一材料無法達到的性能。本章主要探討縴維增強復閤材料(FRC)和顆粒增強復閤材料(PRC)。詳述Reuss模型和Voigt模型在預測各嚮同性復閤材料性能中的應用,以及Halpin-Tsai方程在中間體材料性能估算中的作用。重點分析界麵(Matrix-Reinforcement Interface)在載荷傳遞中的關鍵作用,討論界麵結閤強度對整體材料性能的決定性影響。 --- 本書特色: 本書結構嚴謹,從最基礎的原子排列到復雜的宏觀斷裂行為,構建瞭一套完整的材料性能-結構關係理論框架。全書聚焦於材料本徵的物理化學原理,輔以現代實驗錶徵技術(如TEM、SEM、DSC)的原理簡介,旨在為材料科學、機械工程及相關領域的研究人員和高年級本科生提供一套堅實的理論基石。本書強調定量分析和模型構建,而非定性描述。