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材料における拡散


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書籍情報
拡散現象の理解に数式は不可欠だが,本書ではできる限り数式の「天下り」を避けて,その意味するところを解説し,式の変形・導出過程も詳しく述べる.初めて拡散を学ぶ人を対象として執筆されているが,内容的には「入門」のレベルに留まらず,原著論文を読みこなすのに必要な高度の基礎知識と力を付けることをめざす.
材料学シリーズ:堂山昌男・小川恵一・北田正弘 監修
材料における拡散
格子上のランダム・ウォーク
A5/328頁 定価(本体4000円+税) 978-4-7536-5637-0
小岩昌宏(工学博士)/中嶋英雄(工学博士) 著

目 次
第1章 拡散の現象論
フィックの第1,第2法則/拡散方程式の解/3次元座標における拡散方程式/種々の結晶系における拡散係数/拡散研究の歩み
第2章 拡散の原子論I―ランダム・ウォークと拡散
ランダム・ウォークと拡散/フィックの式の適用限界/平均二乗変位/3次元結晶の拡散係数
第3章 拡散の原子論II―拡散の機構
いろいろな拡散機構/熱活性化過程と活性化エネルギー/駆動力がある場合の原子の移動/トラッピング効果/ブロッキング効果/パーコレーション
第4章 純金属および合金における拡散
空孔機構による拡散/格子間機構による拡散/金属中での不純物原子の高速拡散/高水素圧雰囲気での超多量空孔の生成と拡散の促進
第5章 拡散による擬弾性―侵入型原子の拡散―
侵入型不純物原子の拡散係数の表式/音叉の振動持続時間/炭素原子を含む鉄の変形挙動/固体のモデル表現/固体の力学的振動と減衰/「内部摩擦」という用語とその意味/標準擬弾性固体の周期的応力下での変形挙動/炭素原子を含む鉄の緩和現象/ねじり振り子法―慣性体を付加した系の振動
第6章 拡散における相関効果
完全にランダムなウォークと相関のあるウォーク/相関係数/空孔機構による拡散の相関係数―純金属の場合/希薄合金―2次元六方格子の場合/希薄合金―面心立方格子の場合(5ジャンプ振動数モデル)/同位体効果と相関係数
第7章 ランダム・ウォーク理論の基礎
格子におけるランダム・ウォーク/相関効果に関する応用/ランダム・ウォーク理論の化学反応速度論への応用
第8章 濃度勾配下での拡散
ボルツマン-マタノの方法/相互拡散係数と固有拡散係数/カーケンドール効果/拡散現象の一般的な定式化/流れの駆動力とフィックの第1法則―置換型2元合金を例として/相互拡散と熱力学的因子/「拡散流は化学ポテンシャル勾配に比例する」
第9章 高速拡散路―粒界・転位・表面―に沿った拡散
粒界拡散/転位拡散/表面拡散
第10章 さまざまな物質における拡散
イオン結晶/酸化物/超イオン伝導体/半導体/金属間化合物
第11章 電場および温度勾配下での拡散
静電場による力と伝導電子による摩擦力/純金属中のエレクトロマイグレーション/侵入型原子のエレクトロマイグレーション/集積回路におけるエレクトロマイグレーション/精製法としての応用/サーモマイグレーション
第12章 多相系における拡散
拡散領域に形成される相と相界面/拡散対の試料形態と出現する相/層成長の速度論/シリコンと金属薄膜の拡散対における化合物形成過程/核形成に関連する現象
第13章 析出と粗大化の速度論
無限媒体中の拡散方程式の解/析出粒子の成長/マトリックス中の溶質濃度の低下/Wert-Zenerの解析/粗大化の理論―オストワルト成長
付録1 3次元座標系における拡散方程式/付録2 指数関数の積分/付録3 スターリングの公式の導出/付録4 固体の力学模型/付録5 標準擬弾性固体の自由減衰振動/付録6 平均二乗変位と相関係数/付録7 不純物拡散の相関係数の計算/付録8 化学ポテンシャルについて/付録9 2元合金の正則溶体モデル/付録10 核形成過程の基本概念/付録11 球対称の場における拡散方程式の解



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