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出版者:Industrial Press, Inc.

作者:Jim Szumera

出品人:

页数:112

译者:

出版时间:2003-06-01

价格:USD 22.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780831131715

丛书系列:

图书标签:

• 工具钢
• 材料科学
• 金属材料
• 热处理
• 机械工程
• 制造
• 模具
• 钢材
• 工程材料
• 金属加工

机械加工的基石：现代合金材料的综合指南 本书聚焦于现代工业中不可或缺的结构性合金材料，深入探讨了从基础冶金学到前沿应用的全景图谱。 本书旨在为工程师、材料科学家、技术人员以及对精密制造感兴趣的学习者提供一个全面、深入且极具实用价值的参考手册。我们不局限于单一的材料类别，而是采取更宏观的视角，系统梳理合金设计、性能表征、加工工艺及其在关键行业中的实际部署。 --- 第一部分：结构合金的基础与理论框架 本部分构建了理解所有工程合金的基础知识体系，从原子结构到宏观力学性能的转化规律进行了详尽的阐述。 第一章：金属学基础回顾与现代视角 本章首先对晶体结构、晶界、位错等基本概念进行严谨回顾，并引入现代计算材料学在预测合金行为中的应用。重点讨论了相图的构建原理，特别是多组元相图在合金设计中的重要性。我们深入分析了热力学驱动力如何影响固态相变过程，例如析出、形核与长大，并结合吉布斯自由能理论解释相界移动的动力学控制因素。 第二章：合金化的基本原则与元素作用 本章详细解析了合金化过程中的关键因素。我们考察了过渡元素、稀土元素以及非金属夹杂物对基体性能的复杂影响。内容涵盖了固溶强化、沉淀强化、晶界强化等主要强化机制的定量模型。对于常见的合金体系（如铁基、铝基、钛基），本章会对比不同合金化路径对材料蠕变阻力、疲劳寿命和环境脆性的耦合影响。 第三章：性能的精确表征技术 性能测试是材料选择与验证的核心。本章系统介绍了力学性能测试的最新标准，包括高应变率下的动态力学响应测试（如SHPB技术）和先进的疲劳裂纹扩展速率测量方法。此外，我们详细阐述了微观结构表征技术，如高分辨透射电子显微镜（HRTEM）在原子尺度缺陷分析中的应用，以及聚焦离子束（FIB）技术在样品制备中的精确操作流程。对于热性能，热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）在评估氧化稳定性和相变温度时的精确数据解读被置于突出位置。 --- 第二部分：高性能结构合金的分类与应用 本部分将内容聚焦于当前工业界最受关注的几大高性能合金家族，深入探讨它们的冶金设计哲学和特定应用环境。 第四章：先进铝合金体系：轻量化与高比强度 本章专门探讨了新一代铝锂合金（Al-Li）和高强度7系、2系铝合金的冶金特性。重点分析了晶界扩散、溶质拖曳效应如何影响这些合金在极端温度下的使用限制。内容还包括粉末冶金在制造复杂几何形状高均匀性铝基复合材料中的最新进展，以及这些材料在航空航天结构件中的疲劳性能优化策略。 第五章：耐蚀性与高温镍基与钴基合金 镍基与钴基高温合金是评估材料抗热腐蚀和抗氧化能力的试金石。本章深入剖析了γ'相（如Ni3(Al, Ti)）的体积分数、尺寸分布及其对合金高温强度和抗蠕变性的决定性影响。我们详细对比了定向凝固（DS）和单晶（SC）技术在涡轮叶片制造中的优势与挑战，并探讨了热腐蚀机制——特别是硫酸盐沉积引起的腐蚀——的化学动力学模型。对于钴基合金，其在超高温下的固溶强化机制和对卡宾（Carbides）析出的控制被重点分析。 第六章：特殊用途的钛合金与镁合金 钛合金因其优异的比强度和生物相容性被广泛应用。本章集中讨论了α+β型钛合金（如Ti-6Al-4V）的热处理窗口，特别是“次临界”热处理对获得最佳强度/塑性平衡的重要性。对于更具挑战性的形状记忆合金（SMA），本章阐述了马氏体相变的温度依赖性及其在智能结构中的应用潜力。镁合金部分则关注其低密度优势和加工硬化的限制，并介绍了利用稀土元素改善其高温性能的最新方法。 --- 第三部分：制造工艺对材料性能的塑造与控制 本部分将焦点从材料本身转向如何通过先进制造技术来精确控制和优化材料的最终性能。 第七章：铸造与凝固过程的精细控制 本章超越传统的铸造技术，探讨定向凝固技术（DS）和真空感应熔炼（VIM）在确保高纯度、低夹杂环境中的关键作用。我们详细分析了凝固过程中的溶质偏析（Segregation）对最终合金性能的影响，并介绍了如何通过冷却速率梯度和晶种控制来管理宏观缺陷的形成。对于增材制造（AM）中金属粉末的激光熔池动力学及其导致的快速凝固组织，本章提供了深入的冶金学见解。 第八章：塑性加工中的微结构演变 塑性加工（锻造、轧制、挤压）是决定结构件性能的关键步骤。本章侧重于动态再结晶（DRX）和静态回复/再结晶的温度-应变率依赖性。我们通过加工图（Processing Maps）来指导工程师选择最佳的变形参数，以避免形成不利的孪晶结构或粗大晶粒。特别地，对冷加工硬化后进行低温中间退火以优化后续成形能力的操作流程进行了详细说明。 第九章：表面工程与材料的服役寿命延伸 材料的失效往往始于表面。本章系统介绍了用于提高耐磨性、耐腐蚀性和耐热性的先进表面处理技术。内容涵盖了热喷涂（如HVOF）中涂层与基体的界面结合强度分析，渗碳/渗氮过程的扩散深度与硬度剖面计算，以及离子注入技术在改善表层抗疲劳性能中的应用。此外，本章也讨论了应力腐蚀开裂（SCC）的机理，并提出了通过表面残余压应力来有效抑制其萌发的工程方法。 --- 结语：面向未来的材料挑战 本书的最后部分展望了下一代结构合金材料的发展方向，包括高熵合金（HEA）的设计哲学、超高温度陶瓷基复合材料（UHTC-CMC）的结构集成，以及在极端环境（如核聚变反应堆环境）下对材料中子辐照损伤的修复与预测。本书力求成为读者在复杂结构合金领域进行深入研究和工程实践的坚实基石。

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