本书为材料类专业的技术基础课教材。本书以科学研究进展为依据，重点介绍了金属材料、二次离子电池材料、催化剂等常见材料的服役损伤和微观机理，以及改性防护的理论和措施，还介绍了一些相关的原位实验研究方法。
全书共8 章，包括：金属材料的氢脆机理及抗氢设计、金属材料的液态金属致脆机理、高温合金的服役损伤及机理、金属材料辐照损伤与机理、二次离子电池材料中的服役损伤、催化剂失活机制、原位实验研究方法、服役损伤机理的模拟研究方法。
本书主要供材料科学与工程、材料物理、纳米材料等专业的高年级本科生、研究生使用，也可作为相关专业科技人员的参考用书。

本书以科学研究进展为依据，重点介绍了金属材料、二次离子电池材料、催化剂等常见材料的服役损伤和微观机理认识，以及改性防护的理论和措施，还介绍了一些相关的原位实验研究方法。

本书为材料类专业的技术基础课教材。材料服役损伤研究在现代科学技术与工程领域中占据着至关重要的地位。随着工业化和现代化进程的加速，各类工程结构和设备在复杂多变的服役环境中，不可避免地会受到各种形式的损伤，如疲劳、腐蚀、磨损、蠕变和断裂等。这些损伤不仅会降低材料的性能、缩短使用寿命，还可能引发严重的安全事故，对人民生命财产安全构成威胁。同时，新型金属材料的大量研发、储能材料，尤其是二次离子电池材料和先进催化剂材料等新材料的开发和应用，明确材料服役损伤微观机理对于保障材料在服役环境中的安全使用和改进，以及获得新材料都有至关重要的意义。另一方面，新材料的不断涌现也对材料服役损伤研究提出了新要求，为相关理论的发展奠定了基础。显微表征技术，尤其是多种原位显微技术的进步、原子尺度模拟技术的进步、先进研究条件的普及，为材料服役损伤微观机理的研究提供了良好的条件。
本书以科学研究进展为依据，重点介绍了金属材料、二次离子电池材料、催化剂等常见材料的服役损伤和微观机理认识，以及改性防护的理论和措施，还介绍了一些相关的原位实验研究方法。全书共8 章，包括：金属材料的氢脆机理及抗氢设计、金属材料的液态金属致脆机理、高温合金的服役损伤及机理、金属材料辐照损伤与机理、二次离子电池材料中的服役损伤、催化剂失活机制、原位实验研究方法、服役损伤机理的模拟研究方法。本书主要供材料科学与工程、材料物理、纳米材料等专业的高年级本科生、研究生使用，也可作为相关专业科技人员的参考用书。
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请广大读者批评指正。
编 者

高等院校老师

序
前言
第1 章　金属材料的氢脆机理及抗氢设计1
1.1　氢的行为 1
1.2　氢脆机制 3
1.3　高强钢的抗氢脆设计 6
1.4　碳化物对钢氢脆性能的影响 7
1.5　测氢技术原理与应用 16
1.6　氢脆性能的评价方法 21
第2 章　金属材料的液态金属致脆机理 24
2.1　液态金属致脆简介 24
2.2　液态金属致脆现象与特征 25
2.3　液态金属致脆的形成机理 28
2.4　影响液态金属致脆的因素 34
2.5　防止液态金属致脆的措施 36
第3 章　高温合金的服役损伤及机理 38
3.1　高温合金简介 38
3.2　高温合金的种类 38
3.3　高温合金的服役环境 39
3.4　高温合金的蠕变损伤及机理 39
3.5　高温合金的疲劳损伤及机理 42
3.6　高温合金的热腐蚀损伤及机理 43
3.7　高温合金的其他损伤及机理 45
第4 章　金属材料辐照损伤与机理 48
4.1　辐照损伤的研究历史 48
4.2　中子辐照 49
4.3　电子、质子及重离子辐照 51
4.4　反应堆关键结构材料的辐照损伤行为 . 52
4.5　反应堆用不锈钢的氧化腐蚀 59
第5 章　二次离子电池材料中的服役损伤 61
5.1　二次离子电池的发展历史与前沿 61
5.2　锂金属负极材料的固液界面相及有害的沉积行为 64
5.3　硅基负极材料的固液界面相与应力腐蚀机理 68
第6 章　催化剂失活机制 73
6.1　中毒失活 73
6.2　结垢失活 74
6.3　烧结失活 78
6.4　化学降解失活 82
6.5　机械失活 84
第7 章　原位实验研究方法 87
7.1　原位透射电子显微技术 87
7.2　原位透射电子显微技术在电池领域的应用 88
7.3　原位透射电子显微技术在催化领域的 应用 90
7.4　原位透射电子显微技术在纳米材料领域的应用 93
7.5　原位透射电子显微技术的发展趋势 98
7.6　其他原位表征技术的应用 101
第8 章　服役损伤机理的模拟研究方法 104
8.1　计算材料学常用的理论模拟方法 104
8.2　计算模拟在服役损伤机理中的应用 107
参考文献 114