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出版者:中国林业出版社

作者:郭永环

出品人:

页数:259

译者:

出版时间:2006-8

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787503844409

丛书系列:

图书标签:

• 专业
• 金工
• 实习
• 机械制造
• 实训
• 技能
• 技术
• 工科
• 职业教育
• 动手能力
• 金属加工

匠心独运：现代材料的形塑与工艺探索 本书简介： 本书旨在深入剖析现代工业体系中至关重要的“形塑”技术，涵盖了从传统金属加工到前沿复合材料成型的一系列复杂工艺与理论基础。我们并非聚焦于单一材料的机械性能测试，而是着眼于材料在特定工艺参数下如何实现其几何形状的精确控制，以及这种控制对最终产品性能的影响。全书以严谨的工程视角，系统地梳理了材料的本构关系、流变学特性，以及在不同成型过程中的微观组织演变。 第一部分：传统塑性加工的精深 本部分将重点探讨金属材料在宏观尺度下的塑性变形规律。 第一章：变形基础与本构模型 我们将从晶体塑性理论的视角出发，解析金属材料在单轴、双轴及复杂应力状态下的屈服判据。详细介绍Von Mises、Tresca等经典判据在工程实践中的适用边界，并引入更具描述性的内部变量模型，用以描述加工硬化、应变时效等现象。着重分析应变速率和温度对流动应力曲线的影响，为后续的热-力耦合分析奠定理论基础。 第二章：轧制工艺的优化设计 轧制是金属板材、型材生产的核心环节。本章深入探讨轧制过程中的力学问题，包括压下率、摩擦角、滑移线场理论的应用。我们将构建多道次轧制过程的能量平衡模型，讨论如何通过优化辊形、轧制速度和冷却制度，来控制板材的厚度偏差、残余应力分布以及微观晶粒的拉伸与发育。特别关注精密带钢的宽度波动控制技术和宽幅板材的平面度控制。 第三章：锻造与冲压的能量分析 锻造过程涉及极高的瞬时应力与能量输入。本章详细解析了自由锻、模锻和胎模锻的工艺特点。通过有限元模拟的视角，分析模具设计中的应力集中问题，并探讨在高温锻造中，材料蠕变和氧化对表面质量的影响。对于冲压工艺，则侧重于板料的起皱、破裂的临界条件，引入先进的弹塑性分析方法，指导复杂曲面零件的拉深、翻边工艺窗口的确定。 第二部分：先进成型技术与流变学 本部分将目光投向非传统、高精度的成型技术，强调材料在极端状态下的流体行为。 第四章：金属注射成型（MIM）与粉末冶金 MIM技术是实现微小、复杂金属零件批量生产的关键。本章细致分解了粉末制备、浆料制备（黏结剂的选择与配比）、注射成型过程（填充、保压、脱脂）和烧结过程（致密化、晶界迁移）。重点分析了脱脂过程中留下的孔隙率对最终烧结密度的影响，以及如何通过优化烧结气氛来控制晶粒尺寸和抑制晶间氧化。 第五章：凝固成型与定向凝固技术 铸造成型是材料获得初始形状的重要手段。本章超越了传统砂型铸造，聚焦于现代精密铸造。详细阐述了压力铸造（压射速度、模腔充填动力学）和连续铸造过程中的热量传递与液态金属的流动稳定性。在定向凝固和单晶生长方面，我们将分析布雷顿-谢弗勒（Branton-Schäfer）模型，解释如何通过精确控制冷却速率和温度梯度，来控制晶体的取向，这对于高温合金叶片至关重要。 第六章：高分子与复合材料的基体固化 本部分将视野扩展到非金属材料。针对热固性树脂基复合材料，我们将深入研究树脂的官能团反应动力学、玻璃化转变温度（Tg）的实时监测。详细讨论树脂传递模塑（RTM）中树脂灌注的流动前沿分析，以及纤维体积分数对固化过程中体积收缩和内部应力产生的影响。采用动态热机械分析（DMA）数据，指导复合材料的后固化热处理曲线设计。 第三部分：表面工程与性能调控 成型后的表面状态直接决定了零件的服役寿命。本部分关注如何通过表面改性技术，赋予材料特定的功能。 第七章：热处理与相变工程 热处理是金属材料性能的“手术刀”。本章系统阐述了铁碳合金（钢）的奥氏体化、马氏体转变的动力学和形变诱发相变。对于非铁合金，如铝合金，则详细分析固溶处理和时效强化（析出相的形成与分布）。利用冷却转型图（TTT）和渗碳曲线，指导用户选择最优的热处理方案，以达到所需的硬度、韧性平衡。 第八章：表面涂层与功能化 本章探讨了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）技术的物理机制。详细对比了磁控溅射和电子束蒸发在制备超硬涂层（如TiN, DLC）时的优缺点。特别关注涂层与基体之间的界面结合强度、残余应力的控制，以及如何通过微观结构设计（如梯度涂层），来提高抗磨损和抗疲劳性能。 结论：面向未来的智能制造 本书的最后，将前瞻性地探讨增材制造（AM）技术对传统塑性加工的颠覆与补充。重点分析选区激光熔化（SLM）中的粉末床铺展、熔池动力学和快速冷却导致的微观结构非均衡性。强调如何在数字孪生环境下，集成在线监测和反馈控制系统，实现从材料到成型工艺的闭环优化，推动精密制造向更高精度、更高效率的方向发展。 本书适合于材料科学、机械工程、制造工程领域的高年级本科生、研究生以及致力于工艺研发和质量控制的工程师阅读。它要求读者具备扎实的材料力学和热力学基础。通过系统学习，读者将能够精确预测材料在复杂制造过程中的行为，并设计出性能卓越的工程产品。

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这本书的价值，很大程度上体现在它对传统工艺与现代技术融合的探讨上。它没有固步自封于经典的“铁匠”手艺，也没有盲目地追逐最新的数字化潮流。作者巧妙地将两者结合起来，比如，在讨论如何提高精密铸件的成品率时，他会同时分析传统砂模制作的经验技巧，以及如何利用现代的计算机辅助设计（CAD）和模拟软件来优化型腔设计。对于我这种身处快速迭代技术环境中的人来说，这种能看到历史传承和未来方向结合点的视角，非常具有启发性。它让我明白，无论技术如何发展，对材料本质的深刻理解永远是解决一切工程问题的核心。这本书更像是一本“内功心法”的秘籍，它教你的不是一套固定的招式，而是让你掌握创造新招式、应对未知挑战的底层逻辑和思维框架，是真正意义上的“授人以渔”。

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这本书的装帧设计确实很用心，封面采用了那种略带磨砂质感的纸张，触感很舒服，拿在手里沉甸甸的，透着一股专业和严谨的气息。油墨的印刷质量也无可挑剔，图文的排版布局非常合理，阅读起来毫无压力。尤其是那些复杂的机械结构图，线条清晰锐利，即便是初次接触相关领域的读者也能大致把握其原理。我特别欣赏作者在细节处理上的耐心，比如目录的分类清晰明了，章节之间的逻辑衔接非常顺畅，让人在知识点跳转时不会感到突兀或困惑。这本书的整体设计语言，似乎在无声地传达着一种信息：这不是一本轻松的读物，它要求读者投入时间和精力去学习和实践，而它本身也准备好了提供最扎实的基础支持。光是翻阅这本书的过程，就仿佛能感受到金属在机器轰鸣中被精确塑形的工业美感，让人对即将学习的内容充满了期待。这绝对是一本值得收藏和反复研读的工具书，而不是那种看完一次就束之高阁的快餐读物。

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说实话，这本书的理论深度有些“硬核”，有些章节即便是带着图表去对照，也需要反复研读好几遍才能勉强消化。这并不是在抱怨，反而是在肯定其内容的扎实程度。对于那些已经具备一定工程背景的人来说，这本书无疑是一本极好的查漏补缺和深化理解的参考资料。作者在探讨复杂加工方法（比如五轴联动加工的路径规划）时，所引用的数学模型和坐标系变换逻辑，精确到了可以作为高级课程的教材级别。我尤其赞赏其在安全规范部分的处理——它不是简单地列出“禁止事项”，而是详细解释了这些规范背后的物理和化学危险性，比如切削液雾化的危害，或者高压油路的瞬时能量释放。这种基于风险分析的教育方式，比死记硬背安全条文要有效得多，它培养的是一种对潜在危险的敬畏感和主动规避意识。

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我刚翻开这本书的时候，说实话，内心是有些许忐忑的，毕竟我对机械制造的了解仅限于皮毛。但让我感到惊喜的是，作者的叙事方式极其平易近人，仿佛一位经验丰富的老匠人正在车间里，手把手地教导初学者。他没有一上来就抛出深奥的理论公式，而是从最基础的材料特性和简单的手工操作讲起，用大量生动的实例来阐述每一个工艺步骤背后的原因。这种“知其所以然”的教学方法，极大地激发了我深入探索的兴趣。比如，在介绍切削参数对表面粗糙度的影响时，作者不仅给出了数据，还配上了不同参数下刀痕的微观照片对比，这种直观的呈现方式远胜于枯燥的文字描述。我感觉自己不是在“啃书”，而是在进行一次结构化的、循序渐进的技能培训。对于那些希望真正掌握一门手艺的人来说，这种由浅入深、注重实践基础的讲解脉络，是极其宝贵的。

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这本书的深度和广度，远超我原先的预期。我原本以为它会更侧重于单一的金属加工技术，比如车削或铣削的某一方面。然而，它展现的是一个更为宏大的工业制造全景。从原材料的选择、合金的冶炼基础，到热处理对金属性能的根本改变，再到现代数控（NC）技术的编程逻辑，这本书几乎涵盖了一个完整金属加工项目的生命周期。让我印象深刻的是，作者对于“质量控制”和“公差配合”这一块的论述，显得尤为老到和严谨。他不仅仅是机械地罗列标准，而是深入分析了实际生产中，哪些因素最容易导致尺寸超差，以及如何通过调整工艺参数进行预防和纠正。这表明作者的知识体系是建立在长期的工厂实践之上的，而非纯粹的学术推导。阅读这些内容，我感觉自己的认知维度被极大地拓展了，不再只关注眼前的操作，而是开始思考整个生产系统的优化问题。

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