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出版者:清华大学出版社

作者:严绍华 张学政

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1992-01-01

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787302009443

丛书系列:

图书标签:

• 金属
• 金属工艺
• 金属材料
• 实习指导
• 机械工程
• 制造技术
• 金属加工
• 工艺学
• 实践教学
• 职业教育
• 技术培训

现代材料科学前沿：聚焦高性能复合材料与增材制造技术 图书简介 本书旨在为材料学、机械工程、航空航天以及先进制造领域的工程师、研究人员和高年级本科生提供一个深入、前沿且实用的知识框架，重点探讨高性能复合材料的设计、制备、表征及其与增材制造（3D打印）技术的交叉融合。我们避开了传统金属材料的冶金学细节，转而聚焦于那些正在重新定义工程极限的新兴材料体系和制造范式。 第一部分：高性能复合材料的理论基础与结构设计 本部分将结构复杂、功能集成的复合材料体系置于核心位置，详细解析其力学行为、热力学性能以及界面效应。 第一章：先进复合材料的分类与微观结构设计 本章首先界定了高性能复合材料的范畴，区别于传统的增强塑料，重点关注那些在极端环境下（高温、高应力、腐蚀）表现卓越的材料。我们将深入探讨纤维增强复合材料（FRC）、颗粒增强复合材料（PRC）以及层状复合材料的理论模型。重点解析不同增强相（如碳纳米管、石墨烯、陶瓷晶须、超高分子量聚乙烯纤维等）的几何形状、体积分数和空间排布如何协同作用，以优化宏观力学性能。详细讨论晶界工程在陶瓷基复合材料（CMC）中的应用，以及如何通过精确控制界面粘结强度，实现能量耗散机制的调控，从而提高断裂韧性，而非仅仅是强度。 第二章：基体材料的先进选择与功能化 复合材料的性能瓶颈往往在于基体材料。本章将详细分析高性能树脂基体（如聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂）、高熵合金基体（在金属基复合材料中作为新兴基体）以及特种陶瓷基体（如碳化硅、氮化硅）的制备工艺和本征性能。特别关注自修复基体的概念，探讨如何通过微胶囊技术或动态共价键网络实现材料的损伤自感知与自修复功能，从而显著延长结构件的使用寿命。此外，还将介绍多功能复合材料的设计思路，即如何将导电、电磁屏蔽或热电转换功能集成到结构载荷承担体系中。 第三章：复合材料的宏观力学行为建模与失效分析 超越经典的混合律（Rule of Mixtures），本章深入探讨高级的连续介质力学模型，如等效单胞模型（Representative Volume Element, RVE）和细观尺度有限元分析（FEA）。重点分析复合材料在复杂应力状态下的应力奇异性问题，以及如何利用损伤力学来描述纤维/基体/界面的逐步失效过程。详细剖析疲劳加载下的损伤累积机制，包括基体微裂纹萌生、扩展以及纤维拔出（Pull-out）和桥接（Bridging）效应，并提供相应的寿命预测方法。 第二部分：增材制造技术对复合材料的赋能 本部分聚焦于现代增材制造技术如何克服传统复合材料成型工艺（如铺放、模压）的局限性，实现结构复杂度和材料性能的革命性飞跃。 第四章：增材制造工艺选择与材料兼容性 本章系统对比了适用于高性能复合材料的增材制造技术，主要集中在：光固化立体光刻（SLA/DLP）在精确成型高粘度树脂体系中的应用、熔融沉积成型（FDM/FFF）中连续纤维增强热塑性复合材料的挤出与铺放控制，以及定向能量沉积（DED）和粉末床熔融（PBF）技术在金属基复合材料（MMC）制备中的潜力。核心讨论如何控制打印过程中的热历史，以管理材料的结晶度、相分离和残余应力，这些因素直接决定了最终部件的力学性能。 第五章：纤维增强增材制造（CFAM）中的定向铺放与界面控制 这是本领域的前沿焦点。本章详细解析连续纤维增强增材制造（CFR-AM）中的关键技术，如喷射控制、纤维路径规划和张力管理。重点阐述多轴纤维路径优化算法，如何根据预期的载荷分布（而非简单的几何形状）来确定每层纤维的精确角度和密度，以实现“应力导向设计”。此外，还将探讨界面优化策略，例如利用等离子体预处理或界面反应物，以确保纤维与基体之间形成理想的化学键合或适当的机械互锁结构。 第六章：增材制造复合材料的后处理与性能验证 增材制造并非终点，后处理对复合材料的性能至关重要。本章讨论了针对不同增材制造方法的关键后处理步骤：SLA/DLP的二次固化（Post-curing）曲线优化；FDM/FFF过程中消除孔隙率的热等静压（HIP）技术；以及热喷涂类工艺中氧化层的去除。在性能验证方面，本章强调了无损检测（NDT）技术，如X射线计算机断层扫描（X-CT）和超声波检测，用于精确量化内部孔隙率、未熔合区域和纤维偏移，并将其与宏观力学测试结果进行关联分析。 第三部分：集成与未来展望 第七章：计算设计工具与多尺度仿真集成 本章强调现代工程设计中的数字化工具链。介绍如何将拓扑优化的结果直接输入到增材制造的路径规划软件中，实现“设计-制造-性能反馈”的闭环。详细讨论如何搭建多尺度仿真平台，从量子力学（QM）预测界面结合能，到分子动力学（MD）模拟基体流动，再到细观尺度的FEA，最终实现对复杂打印部件的性能预测。 总结与展望 本书的叙事主线是：结构服从制造约束，制造受限于材料科学。我们期望读者能建立起一个从原子尺度到结构部件尺度的完整认知链条，掌握如何利用高性能复合材料的内在优势，并通过增材制造这一颠覆性技术，设计并制造出具有前所未有轻量化、高强度和多功能集成特性的下一代工程结构。本书内容涵盖了当前学术研究热点与工业界应用瓶颈，为推动航空航天、高端装备制造和生物医学植入等领域的材料创新提供坚实的理论和技术参考。

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与其他同类书籍相比，这本书最大的亮点在于其极强的“前瞻性”和“创新性”的融合。它并没有仅仅停留在传统的铸造、锻造这些经典工艺上，而是花了相当的篇幅去探讨现代前沿技术，比如增材制造（3D打印）在金属领域的新应用，以及先进材料如高熵合金的加工特性。这让我感觉到，自己获取的知识是与时俱进的，而不是被锁在了几十年前的生产线上。作者在探讨这些新工艺时，不仅描述了“怎么做”，更深入分析了“为什么这样做”以及“未来会如何发展”，这种深层次的思辨性思考，极大地拓宽了我的研究视野。这本书真正做到了连接过去、现在与未来，让我对接下来的职业发展充满了信心和期待。

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说实话，我原本是抱着试试看的心态翻开这本书的，毕竟“实习”两个字听起来就有点让人望而生畏，以为会是一堆晦涩难懂的操作指南。然而，这本书的叙事方式非常具有画面感和启发性，它没有停留在理论的象牙塔里，而是通过大量的案例分析和工程实例，将抽象的知识点具象化了。我特别欣赏作者对于“失败案例”的坦诚分享，那些由于工艺控制不当导致的缺陷分析，比成功案例更能让人印象深刻，也更能教会我们如何避免在实际生产中走弯路。读完后，我对那些工业流程的理解瞬间清晰了很多，尤其是涉及到塑性加工和连接技术的那几章，那种将设计蓝图转化为实体产品的过程，被描述得如同史诗一般壮阔。这本书的结构安排也很巧妙，由浅入深，层层递进，让人在不知不觉中就完成了知识体系的构建，这绝不是一般的教材能够达到的效果。

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天哪，这本书简直是打开了我对材料世界的一扇全新的大门！我一直以为金属就是那种冰冷、坚硬的东西，但读完这本书，我才发现它背后蕴藏着多么深邃的学问和令人惊叹的工艺。作者的笔触非常细腻，把那些复杂的冶金学概念，比如晶体结构、相变过程，讲得通俗易懂，就像在听一位经验丰富的老匠人讲述他的独门秘诀。特别是关于热处理那一部分，我简直是手不释卷，深入了解了淬火、回火、退火这些操作如何从根本上改变金属的性能，实在是太神奇了！这本书不是那种枯燥的教科书，它更像是一本结合了理论深度与实际操作经验的宝典，对于我这种刚接触这个领域的新手来说，它提供的指导是无价的。它让我明白了，每一件我们习以为常的金属制品，背后都凝聚着无数次的实验、精确的计算和精湛的技艺。这本书的价值远超乎我的预期，强烈推荐给所有对现代工业和材料科学感兴趣的朋友们！

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这本书的装帧和排版简直是业界良心！当我拿到实物时，首先被它厚实的质感和清晰的插图所吸引。要知道，研究金属工艺，没有高质量的图示辅助，很多微观结构和复杂设备的内部构造是根本无法理解的。这本书在这方面做得非常出色，那些金相照片、应力分布图、以及设备剖面图，分辨率高到足以让人看清材料内部的纹理变化。对于我这种更偏向视觉学习的读者来说，这简直是如虎添翼。而且，书中的术语解释得非常到位，对于那些跨学科的词汇，作者总能提供一个简洁而精准的定义，避免了阅读过程中的卡顿。阅读体验感极佳，让我愿意花更多的时间去细细品味每一个细节，而不是急着翻页。它不仅仅是知识的载体，更是一件精美的工艺品本身。

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这本书的作者显然是一位深谙理论和实践平衡的大师。我尤其喜欢其中关于“质量控制与无损检测”章节的处理方式。作者没有采用那种冷冰冰的规范罗列，而是引入了一种“工匠精神”的视角来审视检测的重要性。他强调，每一个检测环节都不是走过场，而是对产品生命负责任的态度体现。从宏观的尺寸精度到微观的内部缺陷，作者提供了一套完整且实用的评估体系。阅读过程中，我仿佛能听到作者在耳边谆谆教诲：工艺的完美，在于对细节的极致把控。这种人文关怀与技术严谨性的完美结合，让这本书读起来有温度，有力量，让人发自内心地敬佩并渴望掌握这些技术。它不仅仅是知识的传授，更是一种职业素养的塑造。

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