轻金属冶金学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:杨重愚

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:1991-6

价格:39.80元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502408374

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图书标签:

• 冶金学
• 轻金属
• 材料科学
• 金属材料
• 冶金工程
• 铝
• 镁
• 钛
• 稀有金属
• 金属物理学

《轻金属冶金学》内容概述 《轻金属冶金学》是一本系统阐述轻金属（主要指铝、镁、钛及其合金）冶炼、加工、性能与应用等方面的专业性著作。本书力求深入浅出，兼顾理论深度与工程实践，旨在为冶金、材料、机械、航空航天等领域的科研人员、工程技术人员以及相关专业的高等院校师生提供一本权威、全面、实用的参考书。 第一章 绪论 本章首先对轻金属的定义、重要性及其在现代工业中的地位进行概述。从历史发展脉络出发，简述了铝、镁、钛等轻金属的发现与应用历程。接着，重点介绍了轻金属在物理化学性质上的独特性，如低密度、高强度、优良的导电导热性、耐腐蚀性以及良好的加工性能等。分析了轻金属工业在国民经济中的作用，并对其未来发展趋势进行了展望，包括新材料开发、绿色冶金技术以及在新能源、电子信息、生物医药等新兴领域的应用前景。 第二章 铝及铝合金冶金 本章是本书的核心内容之一，详细阐述了铝及其合金的冶金学知识。 铝的生产冶金： 铝土矿提炼氧化铝： 详细介绍了拜耳法（Bayer Process）的工艺流程，包括铝土矿的破碎、碱溶、沉降、过滤、酸化、煅烧等关键步骤。分析了不同品位铝土矿的特点及其对拜耳法的影响。同时，也提及了联合法等其他氧化铝制备方法。 氧化铝电解生产原铝： 深入剖析了冰晶石-氧化铝熔盐电解（Hall-Héroult Process）的原理，包括电解槽的构造、电解质的组成与性质、电解反应过程、阴极和阳极的物质。详细讨论了电解过程中的能耗、电流效率、电解质的净化与管理，以及电解过程中产生的环境问题（如氟化物排放、温室气体等）及其治理技术。 二次铝的回收与利用： 探讨了废铝的收集、分类、熔炼、精炼和合金化等回收工艺，以及二次铝在降低成本、节约能源和保护环境方面的优势。 铝合金的分类与性能： 铝合金的分类： 依据合金元素的种类和含量，将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 变形铝合金： 纯铝（A1XXX系列）： 介绍其特性和应用。 铝-铜系合金（2XXX系列）： 重点介绍其时效强化机制，如Al2Cu沉淀相的形成，以及其高强度、良好导电导热性，在航空航天领域的应用。 铝-锰系合金（3XXX系列）： 介绍其固溶强化和加工硬化特性，以及良好的塑性和耐蚀性，在建筑、炊具等领域的应用。 铝-硅系合金（4XXX系列）： 介绍其优异的铸造性能、耐磨性和低熔点，用于焊接材料和耐磨铸件。 铝-镁系合金（5XXX系列）： 重点分析其优异的耐蚀性、高强度和焊接性能，在船舶、汽车、集装箱等领域的应用。 铝-镁-硅系合金（6XXX系列）： 介绍其良好的塑性、加工性和中等强度，以及可热处理强化特性，在建筑型材、交通运输等领域的广泛应用。 铝-锌-镁-铜系合金（7XXX系列）： 重点介绍其高强度特性，是重要的航空航天用铝合金，并分析其强化机制和加工性能。 铝-锂系合金（8XXX系列）： 介绍其低密度、高比强度、低热膨胀系数等特点，在航空航天领域的新兴应用。 铸造铝合金： 铝-硅系铸造合金： 介绍其优良的铸造性能、强度和耐磨性，如A356、A380等，广泛用于汽车零部件、航空发动机部件等。 铝-铜系铸造合金： 介绍其高强度，但铸造性能和耐蚀性较差。 铝-镁系铸造合金： 介绍其良好的力学性能和耐蚀性。 铝合金的加工工艺： 详细介绍铝合金的轧制、挤压、锻造、拉伸、焊接等成形工艺，以及相应的设备和工艺参数控制。 铝合金的性能与应用： 结合不同合金系的特点，深入分析其力学性能（抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度等）、物理性能（密度、导电导热性、热膨胀系数等）和耐蚀性能。重点介绍其在航空航天、汽车、建筑、电子电器、包装、轨道交通等领域的具体应用实例。 第三章 镁及镁合金冶金 本章聚焦于镁及其合金的冶金学。 镁的生产冶金： 镁的资源： 介绍镁的主要来源，如海水、盐湖卤水、矿石（菱镁矿、白云石）等。 镁的冶炼方法： 电解法（海绵镁）： 详细介绍氯化镁电解制镁的工艺，包括氯化镁的制备、电解槽设计、电解过程的温度与电流控制，以及产出的镁锭。 热还原法（金属镁）： 介绍电孤炉或马氏炉中，氧化镁与硅的还原反应。 二次镁的回收： 讨论废镁的回收与提纯技术。 镁合金的分类与性能： 镁合金的分类： 根据合金元素，主要分为Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系、Mg-RE系（稀土系）以及多元素合金。 常见镁合金的性能特点： Mg-Al-Zn系（AZ系列）： 如AZ91D，具有良好的铸造性能、力学性能和耐蚀性，是应用最广泛的镁合金。 Mg-Al-Mn系（AM系列）： 具有良好的塑性、焊接性和耐蚀性。 Mg-Zn-Y系（ZK系列）： 具有较高的强度和优良的综合性能。 Mg-RE系： 具有优异的高温性能和抗蠕变性，用于航空发动机部件。 镁合金的优势： 强调其极低的密度（仅为铝的2/3，钢的1/4），高比强度，良好的减震性和电磁屏蔽性能。 镁合金的加工工艺： 介绍镁合金的压铸、砂铸、模铸等铸造工艺，以及挤压、轧制、锻造等变形加工工艺。分析镁合金加工中的特殊性，如易燃性、流动性差等。 镁合金的性能与应用： 详细分析其力学性能、耐蚀性（特别是电化学腐蚀）和加工性能。重点介绍镁合金在汽车（发动机罩、仪表盘、座椅框架等）、3C产品（笔记本电脑外壳、手机壳）、航空航天、医疗器械（可降解镁合金支架）、运动器材等领域的应用。 第四章 钛及钛合金冶金 本章重点探讨钛及其合金的冶金特性。 钛的生产冶金： 钛矿资源： 介绍钛铁矿、金红石等主要钛矿石。 海绵钛的制备（克罗尔法）： 详细介绍克罗尔法（Kroll Process）的工艺流程，包括钛矿石的氯化（四氯化钛的制备）、四氯化钛的精馏、四氯化钛的镁还原、海绵钛的真空蒸馏或真空电弧重熔等步骤。分析该工艺的复杂性、高能耗以及环境影响。 真空感应熔炼（VIM）和真空电弧重熔（VAR）： 介绍用于制备高纯度钛锭和钛合金锭的熔炼技术。 钛合金的分类与性能： 钛合金的微观结构与相变： 详细解释钛的同素异构转变（α相和β相），以及不同温度下相图的特点。 钛合金的分类（按相组成）： 纯钛（α型钛合金）： 介绍其优良的耐蚀性、塑性和焊接性能，如TA1、TA2等，用于要求耐蚀的场合。 α+β型钛合金： 是应用最广泛的钛合金，具有良好的强度、塑性和加工性能，如Ti-6Al-4V（TC4）是典型代表，广泛用于航空结构件、发动机部件等。 β型钛合金： 具有较高的强度、优良的加工性能和回弹性能，如Ti-Mo-Zr-Sn系，用于航空零件和高性能运动器材。 钛合金的特点： 强调其高比强度、优异的耐蚀性（特别是耐海水腐蚀）、良好的高温性能、生物相容性以及形状记忆效应（特定钛合金）。 钛合金的加工工艺： 介绍钛合金的锻造、轧制、挤压、精密铸造、粉末冶金等成形工艺。分析钛合金加工中的难点，如高变形抗力、易氧化、粘刀等，以及相应的解决措施。 钛合金的性能与应用： 详细阐述其力学性能、物理性能、化学性能（耐蚀性）、高温性能、生物相容性等。重点介绍钛合金在航空航天（飞机结构件、发动机叶片、起落架）、化工（反应器、管道）、医疗（人工关节、牙科植入物、心脏支架）、海洋工程、体育休闲等领域的广泛应用。 第五章 轻金属材料的制备与加工技术 本章是对轻金属及其合金在更广阔范围内的制备和加工技术的总结与提升。 先进熔炼技术： 除前述方法外，介绍真空感应熔炼（VIM）、真空电弧重熔（VAR）、电子束熔炼（EBM）、等离子体旋转电极法（PREP）等先进熔炼技术，以及它们在提高材料纯度、均匀性、改善宏观和微观结构方面的作用。 凝固过程控制： 深入探讨结晶过程、晶粒长大、相变动力学等对材料性能的影响。介绍定向凝固、快速凝固（如雾化制粉、薄带铸造）等技术。 塑性加工技术： 总结和拓展轧制、挤压、锻造、拉伸、旋压、冲压等经典塑性加工技术。重点介绍精密成形技术，如精密轧制、精密挤压、模锻、自由锻等，以及它们在提高产品精度、改善表面质量和减少材料浪费方面的优势。 特种加工技术： 焊接技术： 介绍激光焊接、电子束焊接、等离子弧焊接、搅拌摩擦焊（FSW）等先进焊接技术在轻金属连接中的应用，以及焊缝性能的评定。 表面处理技术： 包括阳极氧化、电镀、化学镀、喷涂、热喷涂、PVD/CVD涂层等，以及它们在提高耐蚀性、耐磨性、美观性等方面的作用。 粉末冶金技术： 介绍轻金属粉末的制备（雾化法、机械合金化等）以及粉末冶金工艺（压制、烧结、热等静压）在制备复杂形状零件、梯度材料、高性能合金等方面的应用。 增材制造（3D打印）： 重点介绍选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）、激光熔覆（LC）等技术在铝、镁、钛合金零件制造中的应用，及其在复杂结构设计、快速原型制造、个性化定制等方面的优势。 材料性能表征与无损检测： 介绍显微组织观察（金相显微镜、扫描电镜、透射电镜）、力学性能测试（拉伸、弯曲、冲击、疲劳、硬度）、物化性能测试（密度、导电导热性、耐蚀性）、无损检测技术（超声波、X射线、涡流、磁粉）等。 第六章 轻金属材料的腐蚀与防护 本章系统阐述轻金属材料在不同环境下的腐蚀行为及其防护措施。 轻金属的腐蚀机理： 详细分析铝、镁、钛在电化学腐蚀（如水溶液腐蚀、土壤腐蚀）、高温氧化、应力腐蚀开裂（SCC）等方面的腐蚀机理。特别强调镁合金的活泼性及其易腐蚀性，以及铝合金表面钝化层的形成与破坏。 腐蚀环境与影响因素： 分析大气腐蚀、海洋腐蚀、工业环境腐蚀、高温腐蚀等各种环境对轻金属的影响，以及温度、湿度、pH值、电解质浓度、杂质等因素的作用。 轻金属的腐蚀防护技术： 材料本身的选择与改进： 通过合金化设计，提高材料的耐蚀性。 表面处理防护： 阳极氧化、化学转化膜、喷涂（有机涂层、金属涂层、陶瓷涂层）、电镀、阳极氧化-封闭-着色等。 缓蚀剂的应用： 介绍不同种类的缓蚀剂及其作用机理。 阴极保护： 在特定环境下，利用牺牲阳极或外加电流实现保护。 设计与使用中的防护： 避免异种金属接触、设计合理的结构以利于排水和清洁等。 第七章 轻金属合金的设计与应用 本章将冶金知识与工程应用相结合，探讨轻金属合金的设计理念与具体应用。 轻金属合金设计原则： 性能导向设计： 根据应用需求，确定所需的力学性能、物理性能、耐蚀性等，并选择合适的合金元素和热处理制度。 成本导向设计： 在满足性能要求的前提下，优先选用廉价易得的合金元素，优化生产工艺以降低成本。 加工性导向设计： 考虑材料的成形工艺性，选择易于加工的合金体系和工艺参数。 环保与可持续性设计： 关注合金元素的毒性、可回收性以及生产过程的环境影响。 典型轻金属合金的应用案例分析： 航空航天领域： 详细分析铝合金（如2XXX、7XXX系列）在飞机结构件、发动机部件中的应用；镁合金在航空器内部结构件、座椅框架中的应用；钛合金在发动机、机身、起落架等关键部位的应用。 汽车工业： 分析铝合金在车身、发动机缸体、轮毂等方面的应用，以及镁合金在转向系统、仪表盘、座椅等轻量化部件中的应用。 3C电子产品： 介绍铝合金和镁合金在外壳、散热器、结构件等方面的应用。 建筑与基础设施： 铝合金在门窗、幕墙、轨道交通车辆等方面的应用。 医疗器械： 钛合金在骨科植入物、牙科修复中的应用，以及可降解镁合金在血管支架、骨骼固定中的研究与应用。 新能源领域： 铝合金在电池外壳、太阳能电池组件支架中的应用。 轻金属材料的未来发展趋势： 高强韧性与超轻化： 开发新型高强度、低密度轻金属合金。 功能化与智能化： 发展具有特殊功能（如形状记忆、电磁屏蔽、自修复）的轻金属材料。 绿色冶金与可持续发展： 提高能源利用效率，减少污染物排放，大力发展二次资源回收利用。 先进制造技术融合： 推动增材制造、智能制造等与轻金属产业的深度融合。 《轻金属冶金学》通过对铝、镁、钛及其合金从生产、加工、性能到应用的全面阐述，旨在为读者提供一个深入理解和掌握轻金属科学与工程的平台，并为相关领域的技术创新和产业发展提供理论支持和实践指导。

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对于我这种非科班出身、纯粹出于兴趣爱好想了解“轻金属”究竟是如何被驯服的普通读者来说，《轻金属冶金学》的阅读体验简直是一场灾难。它的叙事方式极其**碎片化和高度专业化**，没有一个清晰的、循序渐进的引导过程。作者似乎默认读者已经掌握了高等物理和化学的所有知识。比如，在介绍到电解精炼过程中，突然插入了一段关于能带理论的复杂数学推导，这对于我理解“为什么是这种方法”而非“如何用公式计算结果”是毫无帮助的。我真正想知道的是，在实际的工厂操作中，当电流密度出现微小波动时，操作员是如何通过肉眼观察到的现象来快速调整参数的？那些关于温度梯度和流体力学的描述，与其说是为了解释原理，不如说更像是一种学术炫耀。这本书缺少“人情味”，没有案例研究来展示冶金工程师在实际生产中遇到的那些充满挑战性的实际问题，以及他们是如何利用经验和直觉解决这些难题的。我更需要的是一个能将复杂的科学原理，通过生动的比喻或者实际生产中的小故事串联起来的故事线，而不是一堆冷冰冰的公式和图表堆砌。

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这部被朋友强烈推荐的《轻金属冶金学》，我翻阅了几页后，发现它完全没有触及我最关心的那个领域——古代文明中的金属工艺复原。我原本是希望这本书能提供一些关于青铜器或早期铝制品冶炼方法的历史视角，或者至少能有一章专门探讨古代冶金炉的结构演变。然而，通篇读下来，内容都集中在现代工业流程、高纯度金属的提炼技术，以及各种合金的性能分析上。这对于一个历史爱好者来说，实在有些枯燥和脱节。比如，书中对真空感应熔炼的描述极其详尽，从炉体设计到气氛控制，数据详实到令人头皮发麻，但对于如何通过有限的燃料和原始的鼓风设备，在没有精密仪器的条件下，实现特定金属的均匀冶炼，却只是一笔带过，甚至完全没有提及。我甚至期待能看到一些关于矿石就地取材的古代实践案例，或者不同文化背景下，冶金师们如何解决特定环境难题的经验总结。这本书的学术性毋庸置疑，但对我而言，它更像是一本面向专业工程师的工具手册，而不是一本能激发我对材料科学古老智慧探究的引人入胜的读物。我对那些复杂的相图和热力学计算提不起兴趣，我真正想知道的是，古人如何用“魔法”般的技艺，造出那些流传千古的杰作。

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我购买《轻金属冶金学》是期望它能涵盖**稀土元素在轻金属合金改性中的最新应用**，特别是关于那些能显著提高耐腐蚀性和高温稳定性的新型掺杂技术。结果发现，这本书对于稀土元素的讨论，仅仅停留在对钪和钇在铝合金中作为析出相的简单提及，完全没有深入探讨最近几年学术界对“高熵”轻金属合金的研究热点。更令人失望的是，关于**可持续性和循环经济**的议题，这本书几乎避而不谈。在当今这个强调环保和资源再生的时代，如何高效、低能耗地回收和再生航空级钛合金废料，如何处理冶炼过程中产生的有害副产物，这些都是至关重要的议题。这本书的视角显得过于传统和“线性生产化”，对当前工业界对“绿色冶金”的迫切需求毫无回应。它固守着传统的高能耗、高污染的冶炼范式，对于未来冶金学的发展方向——即如何在保证性能的前提下，大幅降低环境足迹——缺乏前瞻性的指导。

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这本书在**轻金属的无损检测和质量控制**方面的内容也极大地偏离了我的预期。我本想了解的是利用先进的声发射技术或超声波相控阵技术，如何实时、在线地监测铸件内部的微小孔隙或裂纹的形成过程。这本书虽然提到了质量控制，但重点放在了传统的金相分析和力学性能测试上，这些都是在产品制造完成后进行的后验性检验。我更感兴趣的是那种能嵌入到生产线中，实现“预防胜于治疗”的实时监控方案。例如，如何通过分析熔体中的气体溶解度变化，提前预警可能出现的铸造缺陷，而不是等到铸件冷却后才发现问题，造成巨大的材料浪费。书中对于传感器技术在极端高温高压冶金环境下的应用探讨几乎是空白的。它给我一种感觉，就是它在技术发展的时间线上，停留在了一个比较早的阶段，未能跟上工业4.0对材料过程控制的更高要求。因此，对于寻求提升生产线智能化水平的读者而言，这本书提供的帮助极其有限。

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说实话，拿到这本《轻金属冶金学》时，我的期待值是能从中找到一些关于**超轻复合材料在航空航天领域未来趋势的深度剖析**。我关注的是碳纤维增强铝基体复合材料（CMCs）的最新研究进展，特别是如何提高其界面结合强度和抗疲劳性能的创新思路。翻开目录，里面充斥着大量的关于镁合金和钛合金的基础理论，这当然重要，但对于前沿应用，着墨实在太少。书中花了大量篇幅讲解了铝的霍尔-佩奇效应及其晶界强化机制，这些都是教科书级别的知识点，对于我这种已经了解基本原理的读者来说，信息密度太低了。我更希望看到的是关于增材制造（3D打印）技术如何颠覆传统铸造工艺，特别是对那些具有复杂内部结构的超轻部件的制造瓶颈的突破。书中提到了某些新型添加剂对晶粒细化的影响，但对于这些添加剂的合成路线、成本效益分析以及规模化生产的可行性，几乎没有涉及。整体感觉，这本书像是停留在十年前的技术水平，缺乏对未来五年内可能出现的颠覆性技术的预判和探讨。它提供了一个坚实的地基，但地基之上耸立的摩天大楼的蓝图却模糊不清。

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