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出版者:机械工业出版社

作者:王雅然

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-10-5

价格:22

装帧:

isbn号码:9787111063162

丛书系列:

图书标签:

• 金属工艺
• 金属材料
• 材料科学
• 机械工程
• 制造技术
• 工艺学
• 金属加工
• 铸造
• 锻造
• 焊接

铸就梦想：现代材料科学与工程的广阔图景 一、 绪论：物质世界的深层对话 本书旨在带领读者深入探索材料科学与工程这一跨学科领域的宏伟殿堂。我们不再将材料仅仅视为构建世界的“砖块”，而是将其视为一种蕴含着无限可能性的信息载体和功能载体。材料的性能并非是孤立存在的，它们与微观结构、制备工艺以及使用环境之间存在着深刻的、相互制约的内在联系。 我们将从最基础的原子排列和晶体结构入手，理解不同材料体系的内在逻辑。从固体物理学的基本原理出发，解释电子的能带结构如何决定材料的电学、光学和磁学特性。这部分内容将详述晶格缺陷（如位错、空位）在材料宏观力学行为中扮演的关键角色，为后续深入理解塑性变形和断裂机制奠定坚实的理论基础。我们不会停留在表面的性质描述，而是追溯这些性质的本源。 二、 结构决定性能：精妙的微观调控 材料的性能优势往往源于其独特的微观结构。本篇将聚焦于如何通过控制材料的微观结构来精确调控其宏观性能。 1. 晶体与非晶态体系： 我们将详细剖析金属、陶瓷和高分子材料的原子堆积方式。重点探讨相图理论在指导合金设计中的应用，解析相变过程中的热力学驱动力和动力学限制。例如，扩散机制如何影响固态反应速率，以及退火、淬火等热处理工艺如何通过控制晶粒尺寸、析出物形态来优化机械强度和韧性。 2. 界面与表面工程： 材料的性能常常在界面处被定义。本章将深入研究晶界、相界面、以及材料表面（或涂层）的特性。讨论晶界工程如何影响材料的电导率和高温蠕变抗性。在表面科学部分，我们将探讨先进的表面改性技术，如离子注入、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等，如何为材料赋予抗腐蚀、耐磨损或特定的电化学功能。 三、 功能材料的革命：从被动到主动 现代工程对材料的需求早已超越了传统的强度和耐用性。本部分将集中阐述那些具有特殊物理或化学功能的功能材料。 1. 先进电子与光电材料： 深入探讨半导体材料的掺杂效应和PN结的形成机理，这是理解集成电路和光电器件工作原理的基础。我们将介绍宽禁带半导体（如GaN、SiC）在功率电子学中的潜力。在光学方面，聚焦于新型光纤材料的掺杂技术和非线性光学材料的设计原则，它们是实现高速通信和激光技术的核心。 2. 能源转换与存储材料： 面对全球能源挑战，对高效储能和转换材料的研究至关重要。我们会系统分析锂离子电池中正负极材料的电化学反应机制、固态电解质的离子导电性。同时，也将涵盖光伏材料（如钙钛矿太阳能电池）的效率瓶颈与结构稳定性问题，以及燃料电池催化剂的选择与优化。 3. 智能与仿生材料： 探索那些能够响应外部刺激（如温度、电场、磁场、pH值）并改变自身性能的“智能”材料。详细阐述形状记忆合金（SMA）和压电材料的工作原理及其在传感器和驱动器中的应用。此外，还将展望自修复材料和仿生结构设计在提高系统可靠性方面的未来趋势。 四、 制备工艺的艺术与科学：从熔化到精确成型 材料的最终性能与其制备过程息息相关。本章致力于解析现代先进制造技术对材料微观结构的“塑造”能力。 1. 先进成型与连接技术： 区别于传统的铸造和锻造，我们将重点介绍粉末冶金（包括热等静压HIP）如何实现传统方法难以加工的复杂合金体系。在连接技术方面，深入分析搅拌摩擦焊（FSW）等新型连接方法对连接区域微观结构和性能的影响，这对于航空航天结构件的制造至关重要。 2. 增材制造（3D打印）的材料挑战： 3D打印技术正在重塑制造业。本节将分析基于激光的金属增材制造（SLM/EBM）过程中快速凝固速率导致的非平衡态微结构形成，以及由此带来的残余应力、孔隙率和各向异性力学性能问题。讨论如何通过优化工艺参数和后处理来解决这些挑战。 3. 薄膜技术与纳米加工： 介绍原子层沉积（ALD）等超高精度技术，理解如何在一个原子的尺度上控制材料的厚度和组分，这在微电子器件制造中具有决定性意义。 五、 材料的可靠性与生命周期管理 材料的工程应用并非一劳永逸，其在服役环境下的行为和寿命预测是安全可靠运行的关键。 1. 腐蚀与防护： 深入探讨电化学腐蚀的基本机理，包括原电池和浓差电池腐蚀。重点分析高温环境下的氧化与热腐蚀，以及如何利用缓蚀剂、牺牲阳极保护和阴极保护等方法延长材料的使用寿命。 2. 疲劳、蠕变与断裂： 这是高载荷结构设计中必须面对的课题。详述疲劳裂纹的萌生、扩展与最终断裂的物理机制，引入S-N曲线和Paris定律等工具进行寿命评估。对于高温应用，我们将分析蠕变导致的材料松弛和断裂行为。同时，介绍断裂韧性的概念，以及如何运用线性断裂力学原理来评估结构缺陷的危险性。 3. 材料的回收与可持续性： 展望材料循环利用的挑战，特别是复杂多相材料（如电子垃圾）的分离与提纯技术，倡导从材料选择伊始就考虑其环境足迹和生命周期管理。 本书力求以严谨的科学逻辑，结合前沿的工程实例，构建起一个从原子到系统的完整知识框架，培养读者分析、设计和解决复杂工程问题的能力。

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**评价五：** 这本书的深度和广度都令我感到惊喜。我本以为它会专注于机械加工，但没想到它还涵盖了非常多关于金属表面处理和防护的内容。比如，书中详细介绍了金属防锈的方法，从物理防护，像涂层、电镀，到化学防护，比如钝化处理，都做了详细的讲解。它还提到了很多关于金属腐蚀的机理，以及如何通过优化材料和工艺来提高金属的耐腐蚀性，这对于我们日常生活中如何保养金属制品，提供了非常有价值的参考。我还注意到书中有关于金属回收和再利用的章节，这部分内容非常符合当前可持续发展的理念。作者分析了不同金属的回收价值和技术难度，以及如何通过先进的冶炼工艺，将废旧金属重新提炼成高质量的原材料，这让我看到了金属工业绿色化发展的巨大潜力。总的来说，这本书不仅仅是一本关于金属加工的教科书，更是一本关于金属材料的百科全书，它不仅提供了扎实的科学知识，还充满了对未来发展的思考，让我对金属工艺这个领域有了更全面、更深刻的认识。

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**评价四：** 坦白说，当我拿起这本书的时候，我并没有抱着太高的期望，毕竟“金属工艺”这个名字听起来就有点枯燥。然而，翻开几页后，我完全被吸引住了。作者的叙述方式非常生动，他仿佛是一位经验丰富的工匠，带着我们一步步走进金属的世界。我特别喜欢他关于金属塑性变形的部分，他用了很多形象的比喻，比如把金属比作“有韧性的泥土”，在一定的温度和应力下，它会“顺从地”改变形状，而不会轻易断裂。书中详细介绍了各种塑性加工方法，比如轧制、锻造、挤压等等，并且还列举了许多实际应用的例子，比如汽车零部件的生产，飞机的机翼制造，这些原本在我看来很神秘的制造过程，在这本书里变得清晰可见。而且，他还涉及了金属的无损检测技术，这部分内容让我觉得非常实用。了解如何通过超声波、X射线等手段来检测金属内部的缺陷，避免潜在的安全隐患，这对于任何从事相关行业的人来说，都非常有价值。这本书的结构也很合理，从基础的金属性质讲到复杂的加工工艺，层层递进，让人很容易理解。

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**评价二：** 怎么说呢，这本书给我的感觉，就像是在参观一个庞大而精密的博物馆，每一个章节都是一个独立而又相互关联的展厅。我特别喜欢它在现代金属材料的分类和性能分析部分，虽然我对此了解不多，但作者用非常清晰易懂的语言，将那些抽象的概念具象化了。比如，讲到合金的时候，他不仅列举了各种合金的组成，还详细阐述了不同元素加入后对金属性能产生的“化学反应”，这种“化学反应”不仅仅是成分上的改变，更是对金属延展性、强度、硬度等方面的决定性影响。而且，他还用了不少图表和示意图来辅助说明，比如那种三元相图，一开始看着有点晕，但仔细琢磨一下，就能明白不同温度和成分下，金属会呈现出怎样的状态。书里还提到了很多金属加工的工艺，从最基础的热处理，到更复杂的表面处理，比如阳极氧化、电镀等，都介绍得非常到位。这些技术听起来就很“硬核”，但作者的笔触让它们变得生动起来，仿佛能感受到金属在高温锻打下的变形，或者在化学药剂中焕发新生。对于想要深入了解金属“为什么是这样”的读者来说，这本书绝对是一个宝库。

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**评价一：** 这本书，我最近刚好翻阅了一下，虽然不是我对金属工艺的专业领域，但它散发出的那种厚重感和严谨的学术气息，就已经足够让人肃然起敬了。封面上那金属光泽的质感，还有那种低调而又透露着权威的字体排版，无不暗示着这是一部内容扎实的力作。我尤其对其中关于古代冶炼技术的介绍留下了深刻印象。书中描绘的那些远古先民，如何在艰苦的条件下，凭借智慧和毅力，将冰冷的矿石转化为闪耀的金属，那种过程的艰辛与辉煌，字里行间都充满了史诗般的叙事感。从最初的选矿、焙烧，到复杂的熔炼、铸造，每一个环节都好像被作者细致地剥开，让我们得以一窥究竟。而且，它不仅仅是停留在理论层面，还穿插了一些考古发现的实例，比如一些出土的古代金属器皿，从器形、纹饰到金属成分分析，都进行了深入的解读，让我仿佛置身于历史的长河之中，亲眼见证了金属工艺的起源与发展。这种将科学知识与人文历史巧妙结合的叙述方式，对于我这样一个非专业读者来说，无疑是一种极大的吸引力，它让我看到了金属背后所蕴含的文明力量。

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**评价三：** 这本书的排版设计，第一眼看过去就觉得很有“硬货”的感觉。那种简洁大方的封面，配上书脊上清晰的标题，让它在书架上显得格外醒目。我最感兴趣的部分，是关于金属连接技术的章节。传统的焊接、铆接，到现代的激光焊接、摩擦搅拌焊，作者都做了非常细致的介绍。他不仅仅是列出各种方法的原理，更重要的是，他还深入分析了每种连接方式的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。比如，在讲到焊接时，他会分析不同的焊接电流、电压对焊缝强度和外观的影响，还会提到如何避免焊接过程中可能出现的缺陷，比如气孔、裂纹等等。这种深入骨髓的讲解，让我意识到，即使是看似简单的连接，背后也蕴含着大量的科学知识和技术细节。而且，书中还提到了很多关于金属疲劳和断裂的知识，这部分内容让我对金属材料的可靠性有了更深刻的认识。了解金属是如何在应力作用下产生变形，最终导致失效，对于保障工程安全至关重要。这本书的这些内容，真的让我对金属材料有了耳目一新的认识，发现原来我们生活中无处不在的金属，竟然有如此复杂而精妙的学问。

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