具体描述
本书是根据国家教委高等教育司1995年5月3日印发的《教育司〔1995〕82号》通知，关于《工程材料及机械制造基础课程教学基本要求》（机械类专业适用）中“工程材料及机械制造基础Ⅱ（热加工工艺基础）”部分的指导精神编写的。内容包括：铸造、锻压、焊接、毛坯选择与质量检验四章及实验指导。各章后附有复习思考题。
本教材可作为高等工科院校机械类本科教材，也可作为机械类专科教材，并可供成人高等教育及工程技术人员选用和参考。
精工铸魂：现代材料科学与精密成形技术概览 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学基础以及与之紧密结合的精密成形与制造技术概览。它并非聚焦于传统热加工工艺的细枝末节，而是以更宏观、更前沿的视角，审视材料如何从微观结构决定宏观性能，以及如何通过先进的物理和化学方法将其塑造成高精度、高性能的工程实体。本书内容横跨材料科学的核心理论、现代检测手段、以及面向未来的增材制造等尖端技术。 第一部分：基础材料科学的再定义 本部分着重于超越传统冶金学范畴，探讨功能材料和新型结构材料的内在机理与设计理念。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章首先回顾经典晶体学知识，但将重点放在非晶态材料（如金属玻璃）的结构特征及其独特的机械响应上。深入探讨材料中的线缺陷和面缺陷（如位错和晶界）如何通过调控其运动和密度，实现材料的强化与韧化。着重分析高熵合金的复杂晶体结构，以及其在极端环境下的稳定性和性能优势。此外，将引入计算材料学的基本概念，阐述如何通过第一性原理计算和分子动力学模拟来预测和设计新的晶体结构。 第二章：先进陶瓷与复合材料的界面行为 本章彻底转向非金属材料。详细阐述结构陶瓷（如碳化硅、氮化硅）的制备工艺及其在高温、耐磨环境下的应用。重点分析纳米复合材料的界面效应，特别是纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料）中基体-增强体界面的力学耦合机制。探讨界面处应力传递的效率，以及如何利用界面设计来提高复合材料的疲劳寿命和断裂韧性。内容将包含反应生成界面和原位合成界面的技术。 第三章：功能材料的电磁与热力学特性 本章聚焦于材料的非力学功能。深入研究铁磁性材料的磁畴结构和磁滞回线，讨论如何通过磁场退火和晶粒细化来优化软磁和硬磁材料的性能。在热电材料方面，详细解析塞贝克效应和珀尔帖效应的物理基础，并介绍用于热电发电和温控器件的半导体材料体系。热力学部分将侧重于相图的计算热力学预测，而非实验测绘，强调使用热力学数据库和软件工具进行材料选择。 第二部分：精密成形与结构控制 本部分剥离了传统热加工中对“加热-变形-冷却”的经典顺序的依赖，转而关注如何利用精确的能量输入和外部场控制来实现材料的近净形成形与微结构精确调控。 第四章：增材制造（3D打印）中的材料-工艺耦合 本章是本书的重点之一，关注激光、电子束等高能束流在选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中的作用。深入分析熔池动力学，包括再凝固过程中的枝晶生长控制和残余应力的产生机理。讨论如何通过调整扫描策略和能量密度来实现致密度控制和孔隙形态学调控，以保证最终部件的机械完整性。此外，将介绍定向凝固技术在制造高性能涡轮叶片中的应用。 第五章：材料的表面工程与功能化 本章关注如何在不改变材料主体性能的前提下，通过表层改性赋予材料特殊功能。详细介绍离子注入、反应性溅射镀膜等物理气相沉积（PVD）技术，以及化学气相沉积（CVD）在制备超硬涂层（如类金刚石膜）中的应用。重点分析热喷涂技术的最新进展，特别是等离子喷涂中的粉末粒度对涂层微观结构（孔隙率、界面粘结强度）的影响。探讨表面改性对材料疲劳寿命和抗腐蚀性能的协同增强效应。 第六章：无模化成形与快速原型 本章探讨利用快速反应技术实现复杂构件的成形。详细介绍增材制造中的陶瓷和复合材料浆料体系，如光固化成形（SLA/DLP）在制备高精度模具和生物支架中的应用。分析粘结剂喷射（Binder Jetting）工艺的烧结过程，强调烧结过程中颗粒重排与致密化的动力学控制。同时，涵盖快速凝固技术（如熔融电磁悬浮）在制备微观结构均匀的非平衡态合金中的作用。 第三部分：先进表征与性能预测 本部分强调现代制造对实时、无损、高分辨表征手段的依赖性。 第七章：电子显微学与微区分析 本章聚焦于透射电子显微镜（TEM）在分析晶界、析出相和位错线形结构方面的应用。深入讲解高分辨像差校正TEM如何揭示原子尺度的结构信息。介绍聚焦离子束（FIB）技术在样品制备和原位拉伸/压缩测试中的应用，强调其对特定区域微观力学性能分析的价值。讨论能量分散X射线光谱（EDS）和波谱分析（EELS）在元素分布和化学态分析中的定量化方法。 第八章：原位测试与多尺度模拟 本章关注在实际加载条件下（高温、高应变率）观测材料行为。详细介绍原位X射线衍射（XRD）在监测晶体应力演化中的作用。探讨同步加速器光源提供的强大X射线束如何用于断裂过程的实时成像。在模拟方面，本书将介绍如何将密度泛函理论（DFT）的计算结果输入到有限元模型（FEM）中，实现从原子到部件尺度的多尺度性能预测，尤其是在预测材料蠕变和塑性失稳行为时的优势。 本书面向对象是致力于理解现代工程材料设计原理、掌握先进制造技术核心逻辑的工程师和高年级本科生，旨在构建一个坚实的、跨越材料本征属性与成形工艺控制的知识体系。
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